FinFET

FinFET全稱Fin Field-Effect Transistor，中文名叫鰭式場效應電晶體，是一種新的互補式金氧半導體電晶體。FinFET命名根據電晶體的形狀與魚鰭的相似性。這種設計可以改善電路控制並減少漏電流，縮短電晶體的閘長。

基本介紹

• 中文名：鰭式場效應電晶體
• 外文名：FinFET
• 發明人：胡正明
• 閘長：小於25納米
• 屬於：鰭式場效應電晶體

簡介

FinFET（Fin Field-effect transistor；鰭式場效電晶體），中文名有時稱為鰭式場效應電晶體，是一種立體的場效應管。由加州大學伯克利分校胡正明教授發明，屬於多閘極電晶體。

當電晶體的尺寸小於25納米以下，傳統的平面場效應管的尺寸已經無法縮小。FinFET的主要思想是將場效應管立體化。

2011年，英特爾已經推出商業化的22納米FinFET。

歷史

該項技術的發明人是加州大學伯克利分校的胡正明（Chenming Hu）教授。胡正明教授1968年在台灣大學獲電子工程學士學位，1970年和1973年在伯克利大學獲得電子工程與計算機科學碩士和博士學位。現為美國工程院院士。2000年憑藉FinFET獲得美國國防部高級研究項目局最傑出技術成就獎（DARPA Most Outstanding Technical Accomplishment Award）。他研究的BSIM模型已成為電晶體模型的唯一國際標準，培養了100多名學生，許多學生已經成為這個領域的大牛，曾獲Berkeley的最高教學獎；於2001~2004年擔任台積電的CTO。

圖1.英特爾公布的FinFET的電子顯微鏡照片

工作原理

FinFET稱為鰭式場效電晶體(Fin Field-Effect Transistor；FinFET)是一種新的互補式金氧半導體(CMOS)電晶體。Fin是魚鰭的意思，FinFET命名根據電晶體的形狀與魚鰭的相似性。閘長已可小於25納米，未來預期可以進一步縮小至9納米，約是人類頭髮寬度的1萬分之1。由於在這種導體技術上的突破，未來晶片設計人員可望能夠將超級計算機設計成只有指甲般大小。FinFET源自於傳統標準的電晶體—場效電晶體 (Field-Effect Transistor; FET )的一項創新設計。在傳統電晶體結構中，控制電流通過的閘門，只能在閘門的一側控制電路的接通與斷開，屬於平面的架構。在FinFET的架構中，閘門成類似魚鰭的叉狀3D架構，可於電路的兩側控制電路的接通與斷開。這種設計可以大幅改善電路控制並減少漏電流(leakage)，也可以大幅縮短電晶體的閘長。

簡單來說，是一種新型的3D多閘道電晶體，採用FinFet技術設計，可以大大地提高晶片處理速度以及大幅度降低功耗，這在當今注重低功耗設計的手機晶片中尤為重要，FinFet技術是推動晶片技術走向16/14nm的重要節點。

發展狀態

在2011年初，英特爾公司推出了商業化的FinFET，使用在其22納米節點的工藝上。從Intel Core i7-3770之後的22納米的處理器均使用了FinFET技術。由於FinFET具有功耗低，面積小的優點，台灣積體電路製造股份有限公司（TSMC）等主要半導體代工已經開始計畫推出自己的FinFET電晶體，為未來的移動處理器等提供更快，更省電的處理器。從2012年起，FinFET已經開始向20納米節點和14納米節點推進。2015年三星率先將FinFET技術用於10nm製程，2016年台積電也將FinFET技術用於自家的10nm製程節點。