GAA-FET将是芯片制造商达成3nm工艺节点的重要一环

由 winniewei 提交于周四, 28 一月 2021 - 10:16

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。

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 称三星和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。