在线观看www成人影院-在线观看www日本免费网站-在线观看www视频-在线观看操-欧美18在线-欧美1级

0
  • 聊天消息
  • 系統消息
  • 評論與回復
登錄后你可以
  • 下載海量資料
  • 學習在線課程
  • 觀看技術視頻
  • 寫文章/發帖/加入社區
會員中心
創作中心

完善資料讓更多小伙伴認識你,還能領取20積分哦,立即完善>

3天內不再提示

晶體管:后FinFET時代的技術演進

旺材芯片 ? 來源:旺材芯片 ? 作者:旺材芯片 ? 2020-12-30 17:45 ? 次閱讀

FinFET晶體管架構是當今半導體行業的主力軍。但是,隨著器件的持續微縮,短溝道效應迫使業界引入新的晶體管架構。在本文中,IMEC的3D混合微縮項目總監Julien Ryckaert勾勒出了向2nm及以下技術節點發展的演進之路。在這條令人振奮的道路上,他介紹了Nanosheet晶體管,Forksheet器件和CFET。其中一部分內容已在2019 IEEE國際電子器件會議(IEDM)上發表。

FinFET:今天最先進的晶體管 在每一代新技術上,芯片制造商都能夠將晶體管規格微縮0.7倍,從而實現15%的性能提升,50%的面積減小,40%的功耗降低以及35%的成本降低。幾年前,業界為了維持這種微縮路徑,從“老式”平面MOSFET過渡到FinFET晶體管架構。在FinFET中,源極和漏極之間的溝道為fin的形式。柵極環繞該3D溝道,可從溝道的3個側面進行控制。這種多柵極結構可以抑制在柵極長度降低時帶來的短溝道效應。

出色的短溝道控制能力至關重要,因為它奠定了器件微縮的基礎,允許更短的溝道長度和更低的工作電壓。 2012年,首款商用22nm FinFET面世。從那時起,FinFET體系結構進行了持續的改進,以提高性能并減小面積。例如,FinFET的3D特性允許增加fin片高度,從而在相同的面積上獲得更高的器件驅動電流。如今,業界正在加快生產的10nm / 7nm芯片也是基于FinFET。在最先進的節點的標準單元大多是6T單元高度,也就是是每個器件最多擁有2根fin。

Nanosheet:器件進化第一步 但是,隨著工藝微縮至5nm節點,FinFET架構可能不再是主流。在溝道長度小到一定值時,FinFET結構又無法提供足夠的靜電控制。最重要的是,向低軌標準單元的演進需要向單fin器件過渡,即使fin高度進一步增加,單fin器件也無法提供足夠的驅動電流。

隨著技術節點的不斷變化,半導體行業并不急于轉向其他晶體管架構。一些公司甚至可能決定在某些節點停留更長的時間。但是,仍然存在需要最新的“通用” CMOS解決方案的應用,例如機器學習,大數據分析和數據中心服務器。通過這種通用CMOS解決方案,可以在相同技術節點中使用相同的晶體管架構來實現芯片上所有的功能。 在這里,Nanosheet可以來幫助解圍。

Nanosheet可以被視為FinFET器件的自然演變版本。想象一下將FinFET的溝道水平切割成多個單獨Nanosheet溝道,柵極也會完全環繞溝道。與FinFET相比,Nanosheet的這種GAA特性提供了出色的溝道控制能力。同時,溝道在三維中的極佳分布使得單位面積的有效驅動電流得以優化。

從FinFET到Nanosheet的自然演變。

需要微縮助推器 在6T和5T的低單元高度下,向Nanosheet器件的遷移變得最佳,因為在這種情況下,fin的減少會降低傳統基于FinFET的單元中的驅動電流。 但是,如果不引入結構化微縮助推器(如埋入式電源軌和環繞式接觸),就無法將單元高度從6T減小到5T。

電源軌為芯片的不同組件提供電源,并且一般由BEOL中Mint和M1層提供。但是,它們在那里占據了很大的空間。在嵌入式電源軌結構中,電源軌埋在芯片的前段,以幫助釋放互連的布線資源。此外,它們為采用節距微縮而增加BEOL電阻的技術提供了較低的電阻局部電流分布。BEOL沒有電源軌后,可以將標準單元的高度從6T進一步降低到5T。

下一步:縮小p和n之間的間距 隨著走向更小的軌道高度的旅程的繼續,單元高度的進一步減小將要求標準單元內nFET和pFET器件之間的間距更小。但是,對于FinFET和Nanosheet而言,工藝限制了這些n和p器件之間的間距。例如,在FinFET架構中,通常在n和p之間需要2個dummy fin的間距,這最多消耗總可用空間的40-50%。

為了擴大這些器件的可微縮性,IMEC最近提出了一種創新的架構,稱為Forksheet器件。Forksheet可以被認為是Nanosheet的自然延伸。 與Nanosheet相比,現在溝道由叉形柵極結構控制,這是通過在柵極圖案化之前在p和nMOS器件之間引入“介電墻”來實現的。該墻將p柵溝槽與n柵溝槽物理隔離,從而允許更緊密的n到p間距。

從FinFET到Nanosheet再到Forksheet的自然演變。 用于制造Forksheet的工藝流程與用于制造Nanosheet的工藝流程相似,僅增加一些額外的工藝步驟。n和p之間的介電隔離還具有一些工藝優勢,例如填充功函數金屬的工藝更簡化。在此基礎上,由于大幅減少了n到p的間距,預計該Forksheet具有更佳的面積和性能的可微縮性。

Forksheet工藝流程中的關鍵步驟,即有源區形成后“介電墻”的形成步驟。

Forksheet:性能和面積的改進 IMEC的研究人員最近使用TCAD仿真來量化Forksheet架構的預期PPA潛力。所研究的器件針對IMEC的2nm技術節點,采用42nm的接觸柵節距和16nm的金屬間距的5T標準單元庫。擬議的設計包括一些微縮助推器,例如埋入式電源軌和環繞接觸。 與Nanosheet器件相比,已計算出10%的速度增益(恒定功率)和24%的功率減小(恒定速度)。

這種性能提升的部分原因是由于柵極-漏極重疊較小而導致的(寄生)Miller電容減小。可用空間還可以用于增加sheet寬度,從而提高驅動電流。最后,可以利用從n到p的間距減小將軌道高度從5T縮小到4.3T,從而使單元面積減小20%。在SRAM設計中,仿真結果表明,在8nm 的pn間距下,單元面積的微縮比例和性能提高了30%。

SRAM半單元的版圖,用于a)FinFET,b)GAA Nanosheet和c)Forksheet。由于pn間距不受柵極擴展(GE),柵極切割(GC)或dummy fin gate tuck(DFGT)的影響,因此Forksheet可以提供高達30%的位單元高度微縮比例。 在從平面到FinFET以及垂直堆疊的Nanosheet的自然進化中,可以將Forksheet視為下一版本。以上特性證明了其作為2nm技術節點的最終邏輯“通用” CMOS器件的潛力。在進一步的研究中,需要解決將這些器件完全投入生產的工藝挑戰。

CFET:通往3T邏輯標準單元的道路 小于5T時,單元高度的進一步降低主要受到可布線性問題的限制,而且這個問題應在邏輯區塊級別進行評估。為了優化可布線性,我們將進入CFET時代,進一步推動了摩爾定律的發展。 CFET的概念在于將nFET“折疊”在pFET之上,這樣就充分利用了器件3D微縮的潛力。 由于具有堆疊特性,CFET擁有2個局部互連層,這為內部單元布線和減小單元面積提供了更大的自由度。單元之間的可布線性也可以大大改善。

CFET架構具有2個局部互連層以及pn 堆疊CMOS基本結構。 初步評估表明,基于FinFET的4T CFET可以對標甚至超過5T“標準” FinFET器件的標準單元功率性能指標。它還可以提供面積縮小25%的標準單元和SRAM單元。基于Nanosheet的CFET可以提供額外的性能提升,并且對于縮小到3T邏輯標準單元來說是必需的。

結論 在本文中,IMEC提出了一條通往2nm及以下技術節點的最終規模化邏輯器件的演進路徑。在今天的主流FinFET之后出現了Nanosheet器件,該器件提供了出色的溝道控制功能,同時又增加了有限的工藝復雜性。當配合定標助推器時,具有5T軌道高度的標準單元將觸手可及。下一步,Forksheet可能會進場,由于減小了n到p的間距,因此提供了通往4.3T單元的可能性。相關工藝仿真證實了其在2nm技術節點上的潛力。CFET作為最緊湊的CMOS結構,為實現3T邏輯標準單元帶來了希望。

責任編輯:xj

原文標題:技術 | 后FinFET時代的技術演進

文章出處:【微信公眾號:旺材芯片】歡迎添加關注!文章轉載請注明出處。

聲明:本文內容及配圖由入駐作者撰寫或者入駐合作網站授權轉載。文章觀點僅代表作者本人,不代表電子發燒友網立場。文章及其配圖僅供工程師學習之用,如有內容侵權或者其他違規問題,請聯系本站處理。 舉報投訴
  • 半導體
    +關注

    關注

    335

    文章

    28650

    瀏覽量

    233159
  • 晶體管
    +關注

    關注

    77

    文章

    9986

    瀏覽量

    140778
  • FinFET
    +關注

    關注

    12

    文章

    256

    瀏覽量

    90963

原文標題:技術 | 后FinFET時代的技術演進

文章出處:【微信號:wc_ysj,微信公眾號:旺材芯片】歡迎添加關注!文章轉載請注明出處。

收藏 人收藏

    評論

    相關推薦
    熱點推薦

    晶體管電路設計(下)

    晶體管,FET和IC,FET放大電路的工作原理,源極接地放大電路的設計,源極跟隨器電路設計,FET低頻功率放大器的設計與制作,柵極接地放大電路的設計,電流反饋型OP放大器的設計與制作,進晶體管
    發表于 04-14 17:24

    FinFET技術在晶圓制造中的優勢

    本文通過介紹傳統平面晶體管的局限性,從而引入FinFET技術的原理、工藝和優勢。
    的頭像 發表于 04-14 17:23 ?398次閱讀
    <b class='flag-5'>FinFET</b><b class='flag-5'>技術</b>在晶圓制造中的優勢

    鰭式場效應晶體管制造工藝流程

    FinFET(鰭式場效應晶體管)從平面晶體管FinFET的演變是一種先進的晶體管架構,旨在提高集成電路的性能和效率。它通過將傳統的平面
    的頭像 發表于 02-17 14:15 ?878次閱讀
    鰭式場效應<b class='flag-5'>晶體管</b>制造工藝流程

    互補場效應晶體管的結構和作用

    隨著半導體技術不斷逼近物理極限,傳統的平面晶體管(Planar FET)、鰭式場效應晶體管FinFET)從平面晶體管
    的頭像 發表于 01-24 10:03 ?3036次閱讀
    互補場效應<b class='flag-5'>晶體管</b>的結構和作用

    FinFET制造工藝的具體步驟

    本文介紹了FinFET(鰭式場效應晶體管)制造過程中柵極高介電常數金屬柵極工藝的具體步驟。
    的頭像 發表于 01-20 11:02 ?2488次閱讀
    <b class='flag-5'>FinFET</b>制造工藝的具體步驟

    晶體管故障診斷與維修技巧 晶體管在數字電路中的作用

    晶體管是現代電子設備中不可或缺的組件,它們在數字電路中扮演著至關重要的角色。了解如何診斷和維修晶體管故障對于電子工程師和技術人員來說是一項基本技能。 一、晶體管在數字電路中的作用 開關
    的頭像 發表于 12-03 09:46 ?1521次閱讀

    晶體管與場效應的區別 晶體管的封裝類型及其特點

    晶體管與場效應的區別 工作原理 : 晶體管晶體管(BJT)基于雙極型晶體管的原理,即通過控制基極電流來控制集電極和發射極之間的電流。
    的頭像 發表于 12-03 09:42 ?877次閱讀

    晶體管的輸出特性是什么

    晶體管的輸出特性是描述晶體管在輸出端對外部負載的特性表現,這些特性直接關系到晶體管在各種電路中的應用效果和性能。晶體管的輸出特性受到多種因素的影響,包括輸入信號、電源電壓、溫度以及
    的頭像 發表于 09-24 17:59 ?1570次閱讀

    NMOS晶體管和PMOS晶體管的區別

    NMOS晶體管和PMOS晶體管是兩種常見的金屬氧化物半導體場效應晶體管(MOSFET)類型,它們在多個方面存在顯著的差異。以下將從結構、工作原理、性能特點、應用場景等方面詳細闡述NMOS晶體管
    的頭像 發表于 09-13 14:10 ?7470次閱讀

    CMOS晶體管和MOSFET晶體管的區別

    CMOS晶體管和MOSFET晶體管在電子領域中都扮演著重要角色,但它們在結構、工作原理和應用方面存在顯著的區別。以下是對兩者區別的詳細闡述。
    的頭像 發表于 09-13 14:09 ?3746次閱讀

    晶體管處于放大狀態的條件是什么

    晶體管是一種半導體器件,廣泛應用于電子設備中。它具有三個主要的引腳:基極(B)、發射極(E)和集電極(C)。晶體管的工作原理是通過控制基極和發射極之間的電流,來控制集電極和發射極之間的電流。晶體管
    的頭像 發表于 07-18 18:15 ?2617次閱讀

    芯片晶體管的深度和寬度有關系嗎

    一、引言 有關系。隨著集成電路技術的飛速發展,芯片晶體管作為電子設備的核心元件,其性能的優化和制造技術的提升成為了行業關注的焦點。在晶體管的眾多設計參數中,深度和寬度是兩個至關重要的因
    的頭像 發表于 07-18 17:23 ?1237次閱讀

    什么是光電晶體管?光電晶體管的工作原理和結構

    技術制成,具有比常規晶體管更大的集電極和基極區域。光電晶體管可以具有由一種材料(如硅)制成的同質結結構,也可以具有由不同材料制成的異質結結構。
    的頭像 發表于 07-01 18:13 ?3843次閱讀
    什么是光電<b class='flag-5'>晶體管</b>?光電<b class='flag-5'>晶體管</b>的工作原理和結構

    什么是NPN晶體管?NPN晶體管的工作原理和結構

    NPN晶體管是最常用的雙極結型晶體管,通過將P型半導體夾在兩個N型半導體之間而構成。 NPN 晶體管具有三個端子:集電極、發射極和基極。 NPN晶體管的行為類似于兩個背對背連接的PN
    的頭像 發表于 07-01 18:02 ?9233次閱讀
    什么是NPN<b class='flag-5'>晶體管</b>?NPN<b class='flag-5'>晶體管</b>的工作原理和結構

    PNP晶體管符號和結構 晶體管測試儀電路圖

    PNP晶體管是一種雙極性晶體管,用于電子電路中放大、開關和控制電流的器件。與NPN晶體管相對應,PNP晶體管的結構特點在于其三個不同的半導體區域:正極(P型)、負極(N型)、正極(P型
    的頭像 發表于 07-01 17:45 ?4937次閱讀
    PNP<b class='flag-5'>晶體管</b>符號和結構 <b class='flag-5'>晶體管</b>測試儀電路圖
    主站蜘蛛池模板: 视频在线观看高清免费看 | 黄色片视频网 | 日本在线不卡免费 | 亚洲欧洲一区二区三区在线 | 奇米7777 | 国产叼嘿视频网站在线观看 | 操美女的视频网站 | 人人爽天天碰天天躁夜夜躁 | 色视频免费版高清在线观看 | 欧美在线你懂的 | 99久热只有精品视频免费观看17 | 亚洲一区二区影视 | 色婷婷婷丁香亚洲综合不卡 | 天天爽天天操 | 色www国产阿娇 | 免费视频国产 | 一级特黄aaa大片免色 | 国产乱淫a∨片免费视频 | 天天色天天摸 | 一级特黄高清完整大片 | 午夜一级毛片免费视频 | 日本不卡视频一区二区三区 | 欧美在线性 | 操她射她 | 欧美123区 | 国产精品青草久久久久福利99 | 视频午夜| 伊人久久成人成综合网222 | 四虎影永久地址www 四虎影永久在线观看精品 四虎影永久在线观看网址 四虎影院.com | 国产一级特黄a大片免费 | 在线精品91青草国产在线观看 | 久久亚洲综合色 | 色视频在线观看在线播放 | 好男人社区在线观看www | 国产毛片久久国产 | 亚洲综合精品一区二区三区中文 | 天堂网在线www最新版在线 | 午夜爱爱免费视频 | 深夜免费在线视频 | 伊人久久综合成人亚洲 | 日日操狠狠操 |