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VTUB-MSD-SC1D-G12R-DR-P8TA-B-8M-H-M1
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VTUB-MSD-SC1D-G12R-DR-P8TA-B-8M-H-M1


VTUB-MSD-SC1D-G12R-DR-P8TA-B-8M-H-M1 

為什么使用納米片?

最前沿的工藝有幾個障礙需要克服。當鰭片寬度達到5nm(也就是3nm節點)時,FinFET也就接近其物理極限。FinFET的接觸間距(CPP)達到了約45nm的極限,金屬節距為22nm。CPP是從一個晶體管的柵極觸點到相鄰晶體管柵極觸點間的距離。

一旦FinFET達到極限,芯片制造商將遷移到3nm/2nm甚至更高的納米片FET。當然,FinFET仍然適用于16nm/14nm至3nm的芯片,平面晶體管仍然是22nm及以上的主流技術。

柵極不同于FinFET。Lam的Draeger解釋說:“全能門或GAA晶體管是一種經過改進的晶體管結構,其中柵極從各個側面接觸溝道并實現進一步微縮。早期的GAA設備將使用垂直堆疊的納米片。它們由單獨的水平板構成,四周均由門材料包圍。相對于FinFET,提供了改進的溝道控制。”

在納米片FET中,每個小片都構成一個溝道。代納米片FET的pFET和nFET器件都將是硅基溝道材料。代納米片很可能將使用高遷移率的材料用于pFET,而nFET將繼續使用硅。

納米片FET由兩片或更多片組成。最近,Letti展示了具有7片的納米FET。Leti的集成工程師SylvainBarraud在論文中說,7片的GAA與通常的2級堆疊納米板GAA晶體管相比,具有3倍的性能改進。

從表面上看,3nmFinFET和納米片相比的微縮優勢似乎很小。最初,納米片FET可能具有44nmCPP,柵極長度為12nm。

但是,納米片相比FinFET具有許多優勢。使用FinFET,器件的寬度是確定的。但是,使用納米片,IC供應商有能力改變晶體管中片的寬度。例如,具有更寬的片的納米片提供更高的驅動電流和性能。窄的納米片具有較小的驅動電流,占用的面積也較小。

ImecCMOS技術副總裁SriSamavedam說:“GAA架構進一步改善了縮小柵極長度的短溝道控制,而堆疊的納米片則提高了單位面積的驅動強度。”

除了技術優勢外,代工廠也在開發納米片FET,這讓客戶選擇面臨困難。

按照現在的情況,三星計劃在2022/2023年間推出全球首個3nm的納米片。“風險試產有50%的概率在2022年第四季度。大批量生產的時間有60%的概率在2023年Q2至Q3。”IBS的瓊斯說。

使用新晶體管會帶來一些成本和上市時間風險。考慮到這一點,客戶還有其他選擇。例如,臺積電計劃將FinFET擴展到3nm,然后再使用納米片。

瓊斯說:“三星顯然是3nmGAA的領先者,但臺積電也在開發2024至2025年投產的的2nmGAA。TSMC有出色的營銷技巧,吸引了許多大型客戶使用其3nmFinFET技術。”

無論如何,開發5nm/3nm及更先進制程芯片的成本是天文數字。因此,客戶正在尋找替代方案,例如先進封裝。

“隨著芯片尺寸的縮小,越來越難以在新節點上使用更小的晶體管,重點已轉移,比如先進封裝可以獲得更低的功耗,更高速度。”CyberOptics總裁兼執行官SubodhKulkarni。

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