تکامل ترانزیستورها از FLES FETS به MBCFETS

فرآیند تولید تراشه از سطح میکرون به دوران 2NM منتقل شده است ، و معماری ترانزیستور چهار تحول کلیدی از FAT مسطح به MBCFET را پشت سر گذاشته است. این فقط تغییر شکل نیست بلکه یک چالش برای محدودیت های فیزیک است. از ترانزیستورهای مسطح گرفته تا MBCFETS ™ ، چه تنگناهای فیزیکی توسط هر تکامل معماری حل شده است؟

FET های مسطح اصلی ساختارهای مسطح دو بعدی بودند که به عنوان ترانزیستورهای اثر مسطح مسطح نیز شناخته می شوند. ساختار آن ساده است: کانال الکترونیکی روی سطح ویفر سیلیکون "دراز کشیده" است ، در حالی که دروازه در بالای کانال پوشانده شده است و کل جریان جریان به صورت افقی روی سطح ویفر انجام می شود.

0020-27113 حلقه گیره 6 smf ti

این طرح در دهه 60 قرن گذشته متولد شد و به سرعت جریان اصلی شد. این پایه و اساس نسل اول LSI ها را تشکیل داد و بسیار خوب عمل کرد و در ساخت گره های فرآیند بالاتر از 90 نانومتر در ساخت بسیار بالغ بود. اما مشکل پس از افزایش روند کار بوجود می آید. به خصوص زیر 28 نانومتر ، اثر کانال کوتاه شروع به شدت می کند ، کنترل دروازه بر روی کانال ضعیف تر و ضعیف تر می شود و ترانزیستور مانند "شیر آب تمیز" است و جریان نشت همچنان رو به افزایش است. نتیجه: مصرف انرژی بالاتر ، افزایش تولید گرما و تنگناهای عملکردی به طور فزاینده ای.

0021-12887 8 "حلقه گیره

بنابراین ، در سال 2011 ، اینتل منجر به معرفی نسل بعدی معماری ترانزیستور ، Finfet ، همچنین به عنوان ترانزیستور اثر Fin Field شد. ساختار آن مانند باله های یک ماهی است ، از این رو نام finfet.

شما می توانید از آن فکر کنید که یک کانال الکترونیکی که قبلاً "صاف روی زمین قرار داشت" به یک باله تبدیل شود ، و دروازه دیگر فقط قسمت بالا را پوشانده است ، بلکه کانال را از هر دو طرف یا حتی سه طرف می پیچد.

این ساختار سه بعدی ، که از یک ساختار سه بعدی مانند باله برای افزایش منطقه تماس استفاده می کند ، توانایی دروازه را در کنترل الکترون ها به شدت افزایش می دهد. نتیجه: نشت کمتر ، مصرف انرژی کمتر ، توانایی کوچک کردن ترانزیستورها و قانون مور ادامه دارد.

اما Finfets بدون محدودیت آنها نیست. با نزدیک شدن این روند به 5 نانومتر ، به تنگنا نیز رسید. مهمترین چیز این است که عرض باله ثابت است و قابل انعطاف نیست. با این حال ، هنگامی که ما سعی کردیم باله ها را نازک تر و کوچکتر کنیم تا فرآیندهای پیشرفته تری را در خود جای دهیم ، مشکل تولید به طرز چشمگیری افزایش می یابد و عملکرد ، قابلیت اطمینان و ثبات به چالش کشیده می شود. به عبارت دیگر ، "باله" های Finfets برای مقاومت در برابر پیچیدگی مقیاس بندی نانو در آینده بسیار نازک و شکننده شده است.

بنابراین ، گافت در این زمینه به وجود آمد. بزرگترین تفاوت با Finfets در این است که Gaafet کانال را به یک نانوسیم بسیار نازک تبدیل می کند و سپس دروازه آن را کاملاً از هر چهار طرف - بالا ، پایین ، چپ و راست قرار می دهد. به این ترتیب ، دروازه توانایی قوی تری برای کنترل جریان دارد و تقریباً 360 درجه کنترل میدان الکتریکی بدون زاویه مرده حاصل می شود. این به ترانزیستور اجازه می دهد تا حتی در اندازه کوچکتر "خاموش" شود و جریان نشت را به طرز چشمگیری کاهش دهد و آن را برای گره های فرآیند زیر 5 نانومتر ایده آل کند.

با این حال ، اگرچه "نانوسیم های" Gaafet به خوبی کنترل می شوند ، اما آنها نیز بسیار نازک هستند و توانایی ضعیفی برای عبور از جریان دارند ، که این امر منجر به درایو فعلی تراشه های با کارایی بالا نمی شود و عملکرد آن را در برخی از سناریوهای با فرکانس بالا یا با بار بالا محدود می کند.

در نتیجه ، نسل جدیدی از ساختارها پیشنهاد شد-MBCFETS ™ ، همچنین به عنوان ترانزیستورهای کانال چند برنج شناخته می شود.

ایده اصلی این است که نانوسیم ها را به لایه های "نانوذرات" صاف کنید ، و سپس آنها را به صورت افقی جمع کنید تا چندین کانال مانند بلوک های ساختمانی تشکیل شود. هر لایه از نانوذرات توسط یک دروازه احاطه شده است ، که نه تنها توانایی کنترل قوی GAA را حفظ می کند ، بلکه باعث افزایش هدایت و جریان رانندگی نیز می شود.

علاوه بر این ، عرض کانال MBCFETS قابل تنظیم است ، و این امکان را برای تجارت انعطاف پذیر بین عملکرد و مصرف برق بر اساس نیازهای طراحی فراهم می کند ، که با Finfets امکان پذیر نیست.