一键解锁！晶体管结构工艺发展历程

从人工智能（AI）到5G、物联网（IoT）、再到自动驾驶汽车，半导体不知不觉已经成为第四次工业革命时代的核心威廉希尔官方网站 之一。随着半导体威廉希尔官方网站 的先进化和复杂化，半导体工艺也在快速发展。

随着下一代设备越来越小，半导体也逐渐小型化，集成度越来越高，超微工艺威廉希尔官方网站 变得更加重要。

FinEFT，开启3D晶体管时代

晶体管是构成半导体的主要元件，起到控制电流的大小与开关的作用。其工作原理是通过对栅极（Gate）施加电压来控制源极（Source）和漏极（Drain）之间的沟道（Channel）能否产生有效电流，从而使晶体管处于开启或者关闭的状态。

平面型晶体管是一个平面（2D）结构，栅极和沟道与同一个表面接触。如果缩小晶体管尺寸，那么源极和漏极之间的距离变近，会导致栅极无法正常工作，发生漏电的短沟道效应等问题，因此，在降低工作电压方面存在局限性。

为改善这一点，一种叫“FinFET”的三维（3D）结构工艺威廉希尔官方网站 得以开发。因为这种结构看上去像鱼鳍的形状，所以被称为鳍式场效应晶体管。栅极和通道间的接触面越大，效率越高。FinFET通过采用3D结构，使栅极和通道拥有三个接触面，增大了接触面积，提升了半导体性能。

新一代晶体管结构——GAA

在半导体工艺中，鳍式场效应晶体管虽一直被使用。但在4nm以下的工艺中，它存在工作电压无法持续降低的局限性。

为了解决这些问题，创建了新一代3nm GAA（全环绕式栅极）结构。在3nm及以下超精细电路中，引入GAA结构晶体管，其栅极包围着电流流经通道的四个侧面，从而将通道的调节能力最大化，能更精准控制电流流动，实现更高的电源效率。

MBCFET™（多桥通道场效晶体管）是一种改进的GAA结构。它改进了横截面直径约为1nm的线形通道，提升了获取足够电流的能力。

与7nm FinFET相比，MBCFET™能将晶体管体积减少45%，还能根据特性调节纳米片（nanosheet）宽度，因而具有很高的设计灵活性。此外，它与FinFET工艺高度兼容，能充分利用现有设施和制造威廉希尔官方网站 。

文章来源：三星半导体

审核编辑 黄宇