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finfet简介

发布时间:2021-04-30 | 游览:148

内容摘要:finfet称为鳍式场效晶体管 (finfield-effecttransistor;finfet)是一种新的互补式金氧半导体(cmos)晶体管。闸长已可小于25nm。该项技术 的发明人是加州大学伯克利分校的胡正明教授。fin是鱼鳍的意思,finfet命名根据晶体管的形状与鱼鳍的相似性。

   finfet称为鳍式场效晶体管 (finfield-effecttransistor;finfet)是一种新的互补式金氧半导体(cmos)晶体管。闸长已可小于25nm。该项技术 的发明人是加州大学伯克利分校的胡正明教授。fin是鱼鳍的意思,finfet命名根据晶体管的形状与鱼鳍的相似性。

发明人

   该项技术的发明人是加州大学伯克利分校的胡正明(chenminghu)教授。胡正明教授1968年在台湾国立大学获电子工程学 士学位,1970年和1973年在伯克利大学获得电子工程与计算机科学硕士和博士学位。现为美国工程院院士。2000年凭借finfet获得美国国防部高 级研究项目局最杰出技术成就奖(darpa most outstanding technical accomplishment award)。他研究的 bsim模型已成为晶体管模型的唯一国际标准,培养了100多名学生,许多学生已经成为这个领域的大牛,曾获berkeley的最高教学奖;于 2001~2004年担任台积电的cto。

英特尔公布的finfet的电子显微镜照片.jpg

工作原理

   finfet闸长已可小于25纳米,未来预期可以进一步缩小至9纳米,约是人类头发宽度的1万分之1。由于在这种导体技术上的突破,未来芯片设计人员可 望能够将超级计算机设计成只有指甲般大小。finfet源自于传统标准的晶体管—场效晶体管(field-effect transistor, fet)的 一项创新设计。在传统晶体管结构中,控制电流通过的闸门,只能在闸门的一侧控制电路的接通与断开,属于平面的架构。在finfet的架构中,闸门成类似鱼鳍的叉状3d架构,可于电路的两侧控制电路的接通与断开。这种设计可以大幅改善电路控制并减少漏电流(leakage),也可以大幅缩短晶体管的闸长。


发展状态

   在2011年初,英特尔公司推出了商业化的finfet,使用在 其22纳米节点的工艺上。从intelcorei7-3770之后的22纳米的处理器均使用了finfet技术。由于finfet具有功耗低,面积 小的优点,台湾积体电路制造股份有限公司(tsmc)等主要半导体代工已经开始计划推出自己的finfet晶体管,为未来的移动处理器等提供更快, 更省电的处理器。从2012年起,finfet已经开始向20纳米节点和14纳米节点推进。

finfet简介2.jpg

finfet和普通cmos的区别

   cmos(complementary metal oxide semiconductor),互补金属氧化物半导体,电压控制的一种放大器件。是组成cmos数字集成电路的基本单元。

   在计算机领域,cmos常指保存计算机基本启动信息(如日期、时间、启动设置等)的芯片。有时人们会把cmos和bios混称,其实cmos是主板上的一块可读写的ram芯片,是用来保存bios的硬件配置和用户对某些参数的设定。

   在今日,cmos制造工艺也被应用于制作数码影像器材的感光元件,尤其是片幅规格较大的单反数码相机。


soi和体硅finfet的比较

   本文比较了soi和体硅finfet器件在性能、加工工艺及其成本上的差异。如果要使soi和体硅的finfet器件具有相类似的性能,体硅 finfet器件的制备流程将更为复杂。在soi晶圆上,氧化埋层隔离了分立的晶体管,而在体硅器件中,隔离作用则必须通过晶圆工艺来形成。我们将证明, 由于体硅finfet工艺更为复杂,使得器件的差异性达到soi的140%~160%,并会对制造和工艺控制产生严峻的挑战。虽然soi基片更为昂贵一 些,但更为复杂的体硅finfet工艺成本的增加大体上已抵消了这部分开销,从而使得在大批量生产时其成本能与体硅工艺大体上相当。

finfet简介3.jpg


   当半导体业界向22nm技术节点挺进时,一些制造厂商已经开始考虑如何从平面cmos晶体管向三维(3d)finfet器件结构的过渡问题。与平面晶体 管相比,finfet器件改进了对沟道的控制,从而减小了短沟道效应。平面晶体管的栅极位于沟道的正上方,而finfet器件的栅极则是三面包围着沟道, 能从两边来对沟道进行静电控制。

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