Düzlemsel fetlerden MBCFETS ™ 'e transistörlerin evrimi

Çip üretim süreci mikron seviyesinden 2nm ERA'ya taşındı ve transistör mimarisi, düzlemsel FET'ten MBCFET ™ 'a dört temel evrim geçirdi. Bu sadece bir şekil değişikliği değil, fiziğin sınırları için bir zorluk. Düzlemsel transistörlerden MBCFETS ™ 'e, her mimari evrimi tarafından hangi fiziksel darboğazlar çözüldü?

Orijinal düzlemsel FET'ler, düzlemsel alan etki transistörleri olarak da bilinen iki boyutlu düzlemsel yapılardı. Yapısı basittir: Elektronik kanal, silikon gofretin yüzeyinde "uzanır", kapı kanalın üzerinde kaplıdır ve tüm akım akışı gofretin yüzeyinde yatay olarak gerçekleştirilir.

0020-27113 Kelepçe halkası 6 smf ti

Bu tasarım geçen yüzyılın 60'larında doğdu ve hızla ana akım haline geldi. Birinci nesil LSIS temelini oluşturdu ve çok iyi performans gösterdi ve 90 nanometrenin üzerindeki işlem düğümlerinde üretimde çok olgunlaştı. Ancak sorun, süreç ölçeklenmeye devam ettikten sonra ortaya çıkar. Özellikle 28 nanometrenin altında, kısa kanal etkisi yoğunlaşmaya başlar, kapının kanal üzerindeki kontrolü zayıf ve zayıflar ve transistör "temiz bir musluk" gibidir ve sızıntı akımı yükselmeye devam eder. Sonuç: daha yüksek güç tüketimi, artan ısı üretimi ve giderek daha ciddi performans darboğazları.

0021-12887 8 "kelepçe halkası

Bu nedenle, 2011 yılında Intel, Fin Field-Etki Transistörü olarak da bilinen yeni nesil transistör mimarisi Finfet'i tanıtmak için öncülük etti. Yapısı bir balığın yüzgeçlerine benziyor, dolayısıyla Finfet adı.

Bunu bir yüzgeçe "düz yatan" bir elektron kanalını dönüştüren bir elektron kanalı olarak düşünebilirsiniz ve kapı artık sadece üstü kapsamaz, aynı zamanda kanalı her iki taraftan veya hatta üç taraftan sarar.

Temas alanını arttırmak için yüzgeç benzeri bir 3D yapı kullanan bu üç boyutlu yapı, kapının elektronları kontrol etme yeteneğini büyük ölçüde artırır. Sonuç: daha az sızıntı, daha az güç tüketimi, transistörleri küçülme yeteneği ve Moore yasası devam ediyor.

Ancak Finfets sınırlamaları olmadan değildir. Süreç 5nm'ye yaklaştıkça bir darboğaz da vurdu. En önemli şey, yüzgeç genişliğinin sabit olması ve esnek bir şekilde ayarlanamamasıdır. Bununla birlikte, yüzgeçleri daha gelişmiş süreçleri karşılamak için daha ince ve daha küçük hale getirmeye çalıştığımızda, üretim zorluğu dramatik bir şekilde arttı ve verim, güvenilirlik ve tutarlılık meydan okunmaya başladı. Başka bir deyişle, Finfets'in "yüzgeçleri", gelecekteki nano ölçeklendirmenin karmaşıklığına dayanamayacak kadar ince ve kırılgan hale geldi.

Bu nedenle, Gaafet bu bağlamda ortaya çıktı. Finfets ile olan en büyük fark, Gaafet'in kanalı çok ince bir nanotel haline getirmesi ve daha sonra kapıyı dört taraftan tamamen sarmasıdır - üst, alt, sol ve sağ. Bu şekilde, kapı akımı kontrol etmek için daha güçlü bir yeteneğe sahiptir ve ölü açılar olmadan yaklaşık 360 derece elektrik alan kontrolü elde edilir. Bu, transistörün daha küçük bir boyutta bile "kapatmasına" izin verir, sızıntı akımını önemli ölçüde azaltır, bu da 5NM alt işlem düğümleri için idealdir.

Bununla birlikte, Gaafet'in "nanotelleri" iyi kontrol edilse de, aynı zamanda çok incedir ve akımı geçme yeteneğine sahiptirler, bu da yüksek performanslı yongaların mevcut sürüşüne elverişli değildir ve bazı yüksek frekanslı veya yüksek yük senaryolarındaki performansını sınırlar.

Sonuç olarak, yeni nesil bir yapı önerildi-MBCFETS ™, çok raylı kanal transistörleri olarak da bilinir.

Temel fikir, nanotelleri "nanosheets" katmanlarına "düzleştirmek" ve daha sonra yapı taşları gibi birden fazla kanal oluşturmak için onları yatay olarak istiflemektir. Her nanosheets katmanı, sadece GAA'nın güçlü kontrol yeteneğini korumakla kalmayıp, aynı zamanda iletkenliği ve sürücü akımını daha da geliştiren bir kapı ile çevrilidir.

Dahası, MBCFETS ™ 'in kanal genişliği ayarlanabilir, bu da finans ile mümkün olmayan tasarım ihtiyaçlarına dayalı performans ve güç tüketimi arasında esnek değiş tokuşlara izin verir.