插图显示了晶体管的概念设计

什么是全面的晶体管?

它将如何改变半导体行业?

5分钟阅读 -桑德·霍夫曼(Sander Hofman),2022年10月3日

在世界最大的制造商中,对微芯片行业最快,最优质和节能的电路的比赛正在加剧。这就是为什么芯片制造商将全新的晶体管设计集成到最先进的芯片节点中的原因。最容易说话的晶体管设计之一是全面的晶体管,TSMC,三星和英特尔都宣布它们将在未来几年使用。

什么是晶体管?

晶体管是放大或开关电信号的半导体组件。这是现代电子产品的基础之一,包括筹码。当今的大多数芯片都包含数十亿个晶体管。


晶体管如何工作?

晶体管组成芯片的基本结构。所有晶体管均相互连接,并充当电流的开关。这些大门打开和关闭,允许或阻止电流通过。这意味着每个晶体管可以在两个不同的状态中,存储两个数字 - 零和一个。有数十亿个晶体管,芯片可以包含数十亿个零和一个零件,发送,接收和处理大量的数字数据。Just like any switch, a transistor needs to do three things exceptionally well: allow the maximum amount of current to flow through when it’s on, allow little to no current to leak when it’s off, and switch on and off as quickly as possible to guarantee optimal performance.


什么是闸门的晶体管?

全面或GAA晶体管是升级的晶体管结构,栅极可以与各个侧面的通道接触,这使连续缩放成为可能。


是什么使全能的晶体管上升?

要了解是什么使GAA晶体管变得更好,我们必须首先研究晶体管设计如何随着时间的流逝而发展,从平面到FinFet再到GAA。

  • 平面晶体管

经典的晶体管被​​称为平面晶体管,因为它在包括栅极的二维平面上带来了晶体管的关键元素,包括栅极,该闸门通过通道,源来调节电导率,通过该通道,驱动电流进入通道和排水管,并在其中调节电导率。电流离开通道。所有这些组件均建立在半导体材料硅的底部。这个晶体管概念在1950年代和60年代进行了工业化,非常适合大规模生产和小型化。芯片可能包含的晶体管数量可以显着增加,从而产生摩尔定律以及整个芯片行业。

  • FinFET晶体管

随着时间的流逝,工程师发现,可以通过将门上的闸门升高到硅平面上方,就像水上的鳍片上方,对通道中的电流流动更多。很快,该行业从2D平面晶体管转换为3D FIN田间效应晶体管,缩写为finfets。在FinFET晶体管中,该门在硅鳍的三个侧面的通道周围缠绕,而不是在平面晶体管中的顶部。这会创建一个具有更大表面积的反转层,这使栅极能够更好地控制电流通过晶体管的流动。这意味着更多的电流可以以更少的泄漏流动,并且需要较低的门电压来操作晶体管。此外,FinFET的垂直几何形状使工程师可以将更多的晶体管包装在芯片中,从而进一步推进摩尔定律。结果是芯片具有更好的性能,较低的功耗和在2010年代的领先地位。

  • 全能晶体管

但是,FinFET技术无法达到行业期望,只是时间问题。万博manbetx官网登录随着TSMC,三星和英特尔正在制造的最先进的芯片节点,Finfets达到了鳍的限制,可以并排放置多少鳍,以提高其当前携带能力而不会遭受痛苦来自电气挑战。


为了进一步改善晶体管渠道的控制,工程师找到了一种用一堆水平板替换垂直鳍的方法,创建了一个新概念,称为“栅极全面磁场效应晶体管”,这些晶体管被缩短为GAA晶体管或GAAFETS或GAAFETS。全面的晶体管使用堆叠的纳米片。这些独立的水平板垂直堆叠,使栅极围绕着所有四个侧面的通道,从而进一步减少泄漏并增加驱动电流。这意味着上部电信号通过晶体管之间和之间,从而改善了芯片性能。此外,芯片制造商现在可以灵活地改变纳米片的宽度,以最适合特定的芯片设计。具体而言,宽的纳米片可提供更高,更好的驱动电流,而狭窄的纳米片可以优化功耗。

全能的晶体管将如何改变我们的日常生活?

GAA晶体管有望成为未来几年中最先进的芯片设计的一部分。因为这些晶体管可以为芯片制造商以理想的成本制造,所以它们将有助于保持高级芯片的大规模生产,同时推动新电子,5G连接,游戏,图形,AI解决方案,医疗技术,汽车技术和汽车技术和汽车技术和汽车技术,汽车技术和汽车的性能。万博manbetx官网登录更多的。此外,GAA晶体管具有更好的性能,较少的泄漏和较低的能耗,使其成为较旧设计的更可持续,环保的替代品。


是否想加入我们的ASML工程师?查看我们的最新消息研发工作

关于作者

  • 桑德(Sander)喜欢在ASML的数字渠道万博manbetx官网登录上将技术,故事和媒体融合在一起。他白天是一个通讯家伙,晚上有抱负的编剧,也是一个怪胎。