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全环绕栅极晶体管（GAA）

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“全环绕栅极”晶体管：下一代半导体的全新技术节点。从人工智能到5G、物联网，再到自动驾驶汽车，半导体不知不觉间已经成为第四次工业革命时代的核心技术之一。随着半导体技术变得更加精密和复杂，相关技术也在快速发展。特别是，随着下一代设备尺寸越来越小且集成度越来越高，超微工艺技术的重要性变得愈发重要。下一代晶体管作为构成半导体的主要元件，尺寸和功耗都有所降低，而性能仍在不断提高。 改变晶体管结构，突破半导体尺寸限制 晶体管是构成半导体的主要元件，具有调节和放大电流与开关的作用。晶体管中最重要的部分就是栅极。其工作原理是通过对栅极施加电压使电流流动，移除电压时，电流停止流动。超高密度集成电路的每个半导体芯片中都封装了数以亿计的晶体管，因此需要超高精度工艺。与此同时，晶体管尺寸变得越来越精巧，这反过来又产生了对这些微小的晶体管进行精确控制的需求。 下一代全环绕栅极（GAA）晶体管结构
차세대 트랜지스터 구조
차세대 트랜지스터 구조
对晶体管栅极施加电压时，电流通过沟道从源极流到漏极。平面型晶体管是一个平面（2D）结构，栅极和沟道共享同一平面。缩小晶体管尺寸，意味着源极到漏极的距离更短，导致栅极漏电流，出现短沟道现象。因此，在晶体管的尺寸和降低工作电压方面存在局限性。为了改善这一问题，开发了一种称为FinFET的三维（3D）结构工艺技术。FinFET晶体管结构形似鱼鳍，所以被称为鳍式场效应晶体管。栅极和通道间的接触面积越大，效率越高。FinFET采用三维结构使栅极和通道拥有三个接触面，增大了接触面积，从而提高了半导体性能。 三星半导体专属MBCFET™技术
MBCFET
MBCFET
虽然鳍式晶体管在最先进的半导体工艺中仍占有一席之地，但近来发现其在4nm以下的工艺中，存在栅极电压无法进一步降低的局限性。第三代全环绕栅极（GAA）晶体管结构应运而生，籍以解决这些问题。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的四个面，从而最大化通道调节能力，能更精准控制电流流动，实现更高能效。三星半导体曾宣布将把全环绕栅极（GAA）技术引入下一代3nm工艺中，并推出了GAA结构的进一步改进版本。传统的线型通道横截面宽度只有约1nm，这限制了可传导的电流量。MBCFET™（多桥-通道场效应晶体管）技术通过堆叠多层薄而宽的纳米片提高性能和能效。对比7nm FinFET晶体管，MBCFET™技术可节省45%的空间，提高50%能效，并提高35%性能。可根据芯片特性调整纳米片宽度，提供更出色的设计灵活性。此外，MBCFET™工艺与传统FinFET工艺高度兼容，可以沿用现有设备和制造技术。GAA晶体管将应用于从人工智能到大数据、自动驾驶和物联网等需要高性能和低功耗的半导体应用当中。三星半导体砥砺前行、不断创新，突破了看似不可逾越的技术极限，但未来还有更多需要突破的课题等待着我们。
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