從人工智能（AI）到5G、物聯(lián)網(wǎng)（IoT）、再到自動(dòng)駕駛汽車，半導(dǎo)體不知不覺已經(jīng)成為第四次工業(yè)革命時(shí)代的核心技術(shù)之一。隨著半導(dǎo)體技術(shù)的先進(jìn)化和復(fù)雜化，半導(dǎo)體工藝也在快速發(fā)展。

隨著下一代設(shè)備越來越小，半導(dǎo)體也逐漸小型化，集成度越來越高，超微工藝技術(shù)變得更加重要。

FinEFT，開啟3D晶體管時(shí)代

晶體管是構(gòu)成半導(dǎo)體的主要元件，起到控制電流的大小與開關(guān)的作用。其工作原理是通過對柵極（Gate）施加電壓來控制源極（Source）和漏極（Drain）之間的溝道（Channel）能否產(chǎn)生有效電流，從而使晶體管處于開啟或者關(guān)閉的狀態(tài)。

平面型晶體管是一個(gè)平面（2D）結(jié)構(gòu)，柵極和溝道與同一個(gè)表面接觸。如果縮小晶體管尺寸，那么源極和漏極之間的距離變近，會(huì)導(dǎo)致柵極無法正常工作，發(fā)生漏電的短溝道效應(yīng)等問題，因此，在降低工作電壓方面存在局限性。

為改善這一點(diǎn)，一種叫“FinFET”的三維（3D）結(jié)構(gòu)工藝技術(shù)得以開發(fā)。因?yàn)檫@種結(jié)構(gòu)看上去像魚鰭的形狀，所以被稱為鰭式場效應(yīng)晶體管。柵極和通道間的接觸面越大，效率越高。FinFET通過采用3D結(jié)構(gòu)，使柵極和通道擁有三個(gè)接觸面，增大了接觸面積，提升了半導(dǎo)體性能。

新一代晶體管結(jié)構(gòu)——GAA

在半導(dǎo)體工藝中，鰭式場效應(yīng)晶體管雖一直被使用。但在4nm以下的工藝中，它存在工作電壓無法持續(xù)降低的局限性。

為了解決這些問題，創(chuàng)建了新一代3nm GAA（全環(huán)繞式柵極）結(jié)構(gòu)。在3nm及以下超精細(xì)電路中，引入GAA結(jié)構(gòu)晶體管，其柵極包圍著電流流經(jīng)通道的四個(gè)側(cè)面，從而將通道的調(diào)節(jié)能力最大化，能更精準(zhǔn)控制電流流動(dòng)，實(shí)現(xiàn)更高的電源效率。

MBCFET?（多橋通道場效晶體管）是一種改進(jìn)的GAA結(jié)構(gòu)。它改進(jìn)了橫截面直徑約為1nm的線形通道，提升了獲取足夠電流的能力。

與7nm FinFET相比，MBCFET?能將晶體管體積減少45%，還能根據(jù)特性調(diào)節(jié)納米片（nanosheet）寬度，因而具有很高的設(shè)計(jì)靈活性。此外，它與FinFET工藝高度兼容，能充分利用現(xiàn)有設(shè)施和制造技術(shù)。

文章來源：三星半導(dǎo)體

審核編輯 黃宇