知识中心
导航
知识中心

晶体管

基本构建块两个模拟和数字集成电路。
受欢迎程度

描述

晶体管是模拟和数字电路的基本构建块。由半导体材料制成,晶体管是放大一个小装置,控制或开关电子信号。每个晶体管有三个领导,叫发射器(源),收集器(排水),基地(门)。

晶体管可以分为两大类——平面和三维。

第一晶体管被发明在1948年由贝尔实验室作为一种提高真空管放大器用于电话和早期的计算机系统。1958年,第一个发明集成电路。(参见计算机历史博物馆了解更多信息晶体管的发明集成电路)。晶体管从分立器件——今天仍然使用——被蚀刻在一个集成电路。今天,先进的芯片有数十亿的晶体管蚀刻。

在一个双极结晶体管(是)一个NPN型或PNP型配置。在NPN型,P Ns的基地和发射极和集电极。PNP型配置中,N是基础和Ps发射器和收藏家。

场效应晶体管(FET)门电压,形成电场,变化之间的电流源和下水道。场效应晶体管最初设计为平面,从一边门控制。海沟场效应晶体管、门控制通道从三个方向。主要的两种类型的场效应晶体管jfet(结型场效应晶体管)和场效电晶体(金属氧化物半导体场效应晶体管)。

图2:平面与沟MOSFET死层。来源:英飞凌

图1:平面与沟MOSFET死层。来源:英飞凌

场效应晶体管导通时,门电容器电场适用于渠道,创建一个逆温层。这允许少数运营商(洞pFETs,电子场效应电晶体)源极和漏极之间的流动。当晶体管没有电容:能量源之间的壁垒,排水,防止电流通道。晶体管收缩,创建所需的电场密度反演层增加,所以门电容必须增加。在一定程度上,这是通过减少闸极介电层的厚度。随着栅极绝缘层厚度下降到只有几个纳米,然而,量子力学隧道效应允许运营商通过它,增加栅泄漏,最终卖空晶体管。

硅晶体管已经遇到这个问题,导致引入high-k闸极介电层材料。随着介电常数(k)的增加,相同的电容实现厚的物理层。设计师可以最小化泄漏而获得他们需要的静电控制。

在短期内,尖端芯片路线图看起来相当清楚。基于今天的finFETs和芯片平面完全耗尽的绝缘体(FDSOI)技术将缩小到10 nm节点。但是,CMOS路线图变得雾蒙蒙的7海里。

这个行业一直在探索新一代晶体管候选人。7海里,例如,最主要的竞争者是高机动性finFET III-V材料的利用渠道提高机动性。今天的硅基电子的机动性finFETs降低7海里。锗(Ge)和III-V材料有更高的电子传递能力,允许更快的开关速度。第一个III-V finFETs PFET可能由通用电气,据专家。然后,下一代III-VPFET finFETs可能由通用电气和铟砷化镓场效应电晶体(InGaAs)。

在5海里,两种技术gate-all-around场效应晶体管隧道场效应晶体管(TFET)——以微弱的优势领先。认为最终的互补金属氧化物半导体元件在静电学方面,gate-all-around是门的设备放置在所有四个边的通道。门控制通道从这四个方面。相比之下,TFETs陡峭的亚阈值斜率晶体管是针对低功耗应用程序。

图2:CFET架构。来源:Coventor林研究公司

图2:CFET体系结构。来源:Coventor林研究公司

图3:平面晶体管与finFETs与gate-all-around来源:林的研究

图1:finFET的比较与nanosheets gate-all-around。来源:林的研究

图4:finFET的比较和nanosheets gate-all-around。来源:林的研究

图4:FeFETs平面(左)上实现的,finFET(中心)和gate-all-around(右)结构。来源:融合

图5:FeFETs平面(左)上实现的,finFET(中心)和gate-all-around(右)结构。来源:融合

图1:N和p型forksheet两场效应晶体管(左)和堆叠nanosheet场效应晶体管(右)。来源:imec

图6:N和p型forksheet两场效应晶体管(左)和堆叠nanosheet场效应晶体管(右)。来源:imec

Nanosheets或更一般的,gate-all-around场效应晶体管在晶体管结构,马克下一个大的转变最先进的节点。

Baidu