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醫(yī)護對講系統(tǒng)廠家-GAA:全環(huán)繞柵極晶體管的優(yōu)勢

2023-10-20 12:17

定義 GAA,一般指全環(huán)繞柵極晶體管,全稱是Gate-All-Around FET。GAA被廣泛認(rèn)為是鰭式結(jié)構(gòu)(FinFET)的下一代接任者。
1. 晶體管架構(gòu)的演變 晶體管已經(jīng)發(fā)展到通過按照摩爾定律不斷擴大特征尺寸來降低制造成本,同時提高電路性能。

傳統(tǒng)的平面晶體管是通過將柵極放置在溝道區(qū)域的頂部而形成的,從而有效地使器件在二維平面上導(dǎo)電。然而,隨著柵極長度的縮放,這限制了通道電荷的柵極可控性。因此,引入了FinFET架構(gòu),以進一步實現(xiàn)特征尺寸縮放。在鰭式場效應(yīng)晶體管中,溝道的三面被柵極包圍。

通過增強通道電荷的柵極可控性,在更小的占位面積上實現(xiàn)了性能的提高、漏電流的降低和柵極長度的縮放。由于這些優(yōu)勢,F(xiàn)inFET允許從14納米及更高波長成功擴展技術(shù)。然而,進一步調(diào)整工作電壓極具挑戰(zhàn)性。為了克服這一限制,引入了在通道的所有四個側(cè)面都具有柵電極的柵極全能(GAA)晶體管。這樣可以在降低工作功耗的同時顯著提高性能,從而推動基于CMOS的新技術(shù)的發(fā)展。  三星MBCFETTM MBCFETTM是三星獨特的專利GAA版本。由于通道的納米線格式小,傳統(tǒng)的GAA需要更多的堆棧,這增加了工藝的復(fù)雜性。然而,三星的 MBCFETTM 通道以納米片形式形成,因此每個堆棧可以實現(xiàn)更大的電流,從而實現(xiàn)更簡單的設(shè)備集成。 MBCFETTM的優(yōu)勢
  • 最節(jié)能的技術(shù):在過去的幾年里,該行業(yè)一直致力于降低工作電壓。較低的工作電壓等同于更高的電源效率。事實證明,使用鰭式場效應(yīng)晶體管架構(gòu)將工作電壓降低到0.75V以下是極其困難的。然而,由于MOSFET具有更好的開關(guān)特性,因此可以進一步降低工作電壓。
  • 靈活的設(shè)計優(yōu)化:根據(jù)產(chǎn)品要求,可以通過調(diào)制器件通道寬度來獲得高性能或低功耗。在鰭式場效應(yīng)晶體管結(jié)構(gòu)中,有必要以分立方式調(diào)制器件的數(shù)量,即鰭片。同時,在MBCFETTM中,納米片的寬度可以像平面型器件一樣靈活,因此可以在設(shè)計階段通過更好地利用面積來優(yōu)化電路性能。此外,與FinFET相比,MBCFETTM具有更大的潛力,可以通過垂直堆疊額外的納米片來提高同一區(qū)域的性能。
  • 與現(xiàn)有流程兼容:三星將MBCFETTM定義為與現(xiàn)有的FinFET工藝兼容。這意味著MBCFETTM技術(shù)共享相同的成熟工藝工具和制造方法。這導(dǎo)致了一個具有成本效益的平臺和客戶產(chǎn)品的快速提升。
  • 功耗、性能和面積優(yōu)勢 7nm FinFETvs 高級節(jié)點 MBCFETTM 在 PPA 方面,與 7nm 工藝技術(shù)相比,設(shè)計人員可以預(yù)期功耗降低多達 50%,性能提高約 30%,面積減少 45%。 GAA的缺點是什么? 它們比結(jié)型晶體管更昂貴。
    與BJT相比,增益帶寬積更小。
    跨導(dǎo)低,因此電壓增益低。
    與BJT相比,它具有更短的切換時間。
    安裝過程中需要特殊處理。
    當(dāng) FET 性能隨著頻率的增加而下降時。

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