FinFET 晶体管技术

FinFET 晶体管技术

FinFET 晶体管技术被用于 IC 技术的许多领域，其中 3D 鳍片为相同的特征尺寸提供了更高的密度。

FinFET 背景

FinFET 技术是随着集成度的不断提高而诞生的。从集成电路技术的最初几年开始，摩尔定律的基本原则多年来一直有效。从本质上讲，它表明给定硅区域上的晶体管数量每两年翻一番。

相对较早的集成电路时代的一些具有里程碑意义的芯片虽然在当时很先进，但晶体管数量却很少。例如，6800 微处理器只有 5000 个晶体管。

为了实现集成水平的大幅提高，许多参数已经改变。从根本上说，特征尺寸已经减小，以便能够在给定区域内制造更多设备。然而，随着频率性能的提高，功耗和线路电压等其他数据也有所降低。

单个器件的可扩展性受到限制，并且随着工艺技术继续向 20nm 缩小，实现各种器件参数的适当缩放变得不可能。像电源电压这样决定动态功率的主要因素受到的影响尤其大。结果发现，优化一个变量（例如性能）会导致其他领域（例如功率）出现不必要的妥协。因此，有必要考虑其他更具革命性的选择，例如改变传统平面晶体管的晶体管结构。

关键问题之一是，随着技术使用更小的特征尺寸，所使用的 MOS 器件的源极和漏极会侵入沟道，使得漏电流更容易在它们之间流动，也使得晶体管很难关闭完全地。

FinFET 基础知识

FinFET 技术得名于所使用的 FET 结构在观察时看起来像一组鳍片。

事实上，FinFET 得名于美国加州大学伯克利分校的教授们，由于结构的形状而最先创造了这个术语。

FinFET 是一种 3D结构，位于衬底上方，类似于鳍。“鳍”有效地形成了源极和漏极，并且以这种方式，它们在相同面积上比传统平面晶体管具有更大的体积。栅极环绕鳍片，这可以更好地控制通道，因为有足够的长度进行控制。此外，由于通道已扩展，当设备处于“关闭”状态时，几乎没有电流通过身体泄漏。这也允许使用更低的阈值电压，从而获得更好的性能和更低的功耗。

栅极方向与垂直翅片成直角。并且从翅片的一侧横穿到另一侧，它包裹在翅片上，使其能够与翅片或通道的三个侧面连接。

这种形式的栅极结构改进了对沟道传导的电气控制，有助于降低泄漏电流水平并克服其他一些短沟道效应。

FinFET 一词的使用有些笼统。有时它用于描述任何基于鳍的多栅极晶体管架构，无论栅极数量如何。

FinFET技术的优势

IC 制造商使用 FinFET 有很多优势。

FINFET 优势：

范围 ：

特征尺寸 

力量 

工作电压 

运行速度 

静态漏电流 

细节：

可以通过以前被认为是终点的20nm屏障。

低得多的功耗允许高集成度。早期采用者报告了 150% 的改进。

FinFET 由于其较低的阈值电压而在较低的电压下工作。

通常比非 FinFET 版本快 30% 以上。

通常减少高达 90%

IC 制造商正在以各种形式采用 FinFET 技术，他们需要增加其 IC 的密度，而无需使用导致器件性能下降的如此小的特征尺寸。因此，FinFET晶体管技术使IC技术的发展继续遵循摩尔定律。

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