GAA-FET将是芯片制造商达成3nm工艺节点的重要一环

2021年01月27日 14:42 次阅读 稿源:cnBeta.COM 条评论

得益于从平面型晶体管到鳍式场效应管(FinFET)的过渡,过去 10 年的芯片性能提升还算勉强。然而随着制程工艺不断抵近物理极限,芯片行业早已不再高声谈论摩尔定律。尽管业界对环绕栅极晶体管(GAAFET)在 3nm 及更先进制程上的应用前景很是看好,但这种转变的代价也必然十分高昂。

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资料图(来自:Intel)

外媒指出,尽管当前芯片代工大厂已经在 7nm 或 5nm 工艺工艺节点上提供了相当大的产能,但包括台积电(TSMC)和格罗方德(GlobalFoundries)在内的诸多企业,仍在努力攻克基于下一代环绕栅极晶体管(GAA)技术的 3nm 和 2nm 工艺节点。

据悉,GAA-FET 的优点在于更好的可扩展性、更快的开关时间、更优的驱动电流、以及更低的泄露。不过对于制造商们来说,FinFET 仍是大有可图的首选技术。

比如在去年的研讨会上,台积电就宣称其 N3 技术可在提升 50% 性能的同时、降低 30% 的功耗,且密度是 N5 工艺的 1.7 倍。

早前消息称,该公司计划在 2024 年之前做好 2nm 制程的量产准备。不过借助久经考验的、更可预测的工艺节点,台积电也有充足时间去检验 GAA-FET 在 2nm 节点下的应用前景。

GAAFET 横截面(图自:IBM)

与此同时,Semiconductor Engineering 称三星英特尔也在努力实现从 3nm 到 2nm 工艺节点的过渡,且三星有望在 2022 年底前完成。

TechSpot 指出,GAA-FET 有诸多类型,目前已知的是,三星将采用基于纳米片的多桥沟道场效应晶体管(简称 MBC-FET)的方案。

MBC-FET 可视作 FinFET 的侧面翻转,特点是将栅极包括于衬底上生长的纳米硅片,而英特尔也披露了将于 2025 年采用基于“纳米丝带”(nanoribbons)的类似方案。

当然,在接替鲍勃·斯旺(Bob Swan)的新任 CEO 帕特·基辛格(Pat Gelsinger)的带领下,英特尔或许能够加速向新工艺的转进。

最后,在让 FinFET 和 GAA-FET 携手并进的同时,芯片制造商或许还会动用锗(Ge)、锑化镓(GaSb)、砷化铟(AsIn)等具有高迁移率特性的半导体材料,来送“摩尔定律”最后一程。

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