L-evoluzzjoni ta 'transistors minn Fets Planari għal MBCFETS ™

Il-proċess tal-manifattura taċ-ċippa mxiet mil-livell tal-mikron għall-era 2nm, u l-arkitettura tat-transistor għaddiet minn erba 'evoluzzjonijiet ewlenin minn Planari FET għal MBCFET ™. Mhix biss bidla fil-forma, hija sfida għal-limiti tal-fiżika. Minn transistors planar għal MBCFETS ™, liema konġestjonijiet fiżiċi ġew solvuti minn kull evoluzzjoni tal-arkitettura?

Il-Fets Planar oriġinali kienu strutturi planar b'żewġ dimensjonijiet, magħrufa wkoll bħala transistors ta 'effett fuq il-post. L-istruttura tagħha hija sempliċi: il-kanal elettroniku huwa "mimdud" fuq il-wiċċ tal-wejfer tas-silikon, waqt li l-bieb huwa miksi 'l fuq mill-kanal, u l-fluss tal-kurrent kollu jitwettaq orizzontalment fuq il-wiċċ tal-wejfer.

0020-27113 Clamp Ring 6 SMF TI

Dan id-disinn twieled fis-snin 60 tas-seklu li għadda u malajr sar mainstream. Hija ffurmat il-bażi tal-ewwel ġenerazzjoni ta 'LSIs u marret tajjeb ħafna u kienet matura ħafna fil-manifattura fil-proċess ta' l-għoqiedi 'l fuq minn 90 nanometru. Iżda l-problema tqum wara li l-proċess jibqa 'skalat. Speċjalment taħt it-28 nanometru, l-effett tal-kanal qasir jibda jintensifika, il-kontroll tal-bieb fuq il-kanal isir aktar dgħajjef u aktar dgħajjef, u t-transistor huwa bħal "faucet nadif", u l-kurrent ta 'tnixxija jibqa' jogħla. Ir-riżultat: konsum ogħla ta 'enerġija, ġenerazzjoni ta' sħana miżjuda, u konġestjonijiet dejjem aktar severi ta 'prestazzjoni.

0021-12887 8 "ċirku tal-morsa

Allura, fl-2011, Intel ħa t-tmexxija fl-introduzzjoni tal-ġenerazzjoni li jmiss ta 'arkitettura ta' transistor, FinFET, magħrufa wkoll bħala Fin Field-Effect Transistor. L-istruttura tagħha tidher qisha x-xewk ta 'ħut, u għalhekk l-isem FinFET.

Tista 'taħseb bħala li ddawwar kanal ta' l-elettroni li kien "jinsab ċatt fuq l-art" f'xewk, u l-bieb m'għadux ikopri biss il-parti ta 'fuq, iżda jgeżwer il-kanal miż-żewġ naħat jew saħansitra tliet naħat.

Din l-istruttura tridimensjonali, li tuża struttura 3D simili għall-pinen biex iżżid iż-żona ta 'kuntatt, ittejjeb bil-kbir il-kapaċità tal-bieb li tikkontrolla l-elettroni. Ir-riżultat: inqas tnixxija, inqas konsum ta 'enerġija, il-kapaċità li tiċkien transistors, u l-liġi ta' Moore tkompli.

Iżda l-finfets mhumiex mingħajr il-limitazzjonijiet tagħhom. Hekk kif il-proċess avviċina 5nm, huwa wkoll laqat bottleneck. L-iktar ħaġa importanti hija li l-wisa 'tax-xewka hija ffissata u ma tistax tiġi aġġustata b'mod flessibbli. Madankollu, meta ppruvajna nagħmlu x-xewk irqaq u iżgħar biex takkomoda proċessi aktar avvanzati, id-diffikultà tal-manifattura żdiedet b'mod drammatiku, u r-rendiment, l-affidabilità, u l-konsistenza bdew jiġu kkontestati. Fi kliem ieħor, ix- "xewk" tal-finfets saru rqaq wisq u fraġli biex jifilħu għall-kumplessità tal-iskalar futur tan-nanoskala.

Għalhekk, Gaafet daħal f'dan il-kuntest. L-akbar differenza bil-FinFETs hija li Gaafet jibdel il-kanal f'Nanowire irqiq ħafna u mbagħad għandu l-bieb li jdawwarha kompletament mill-erba 'naħat kollha - fuq, fil-qiegħ, ix-xellug u l-lemin. B'dan il-mod, il-bieb għandu kapaċità aktar b'saħħitha biex jikkontrolla l-kurrent, u kważi 360 grad ta 'kontroll tal-kamp elettriku mingħajr angoli mejta jinkiseb. Dan jippermetti lit-transistor "itfi" anke b'daqs iżgħar, li jnaqqas b'mod drammatiku l-kurrent ta 'tnixxija, u jagħmilha ideali għall-għoqiedi tal-proċess sub-5NM.

Madankollu, għalkemm in- "nanowires" ta 'Gaafet huma kkontrollati sew, huma wkoll irqaq wisq u għandhom kapaċità dgħajfa li jgħaddu kurrenti, li ma jwassalx għall-ispinta attwali ta' ċipep ta 'prestazzjoni għolja, li jillimitaw il-prestazzjoni tagħha f'xi xenarji ta' frekwenza għolja jew ta 'tagħbija għolja.

Bħala riżultat, ġiet proposta ġenerazzjoni ġdida ta 'strutturi - MBCFETS ™, magħrufa wkoll bħala transistors tal-kanali b'ħafna pontijiet.

L-idea ċentrali hija li "iċċattja" n-nanowires f'saffi ta '"nanosheets", u mbagħad tiġborhom orizzontalment biex tifforma kanali multipli bħal blokki tal-bini. Kull saff ta 'nanosheets huwa mdawwar minn bieb, li mhux biss iżomm il-kapaċità ta' kontroll qawwija ta 'GAA, iżda wkoll ikompli jtejjeb il-konduttività u l-kurrent ta' sewqan.

Barra minn hekk, il-wisa 'tal-kanal ta' MBCFETS ™ hija aġġustabbli, li tippermetti kompromessi flessibbli bejn il-prestazzjoni u l-konsum tal-enerġija bbażati fuq il-bżonnijiet tad-disinn, li mhux possibbli bil-FinFETS.