晶体管的概念设计插图

什么是门全能晶体管?

它将如何改变半导体行业?

5分钟阅读- - - 桑德·霍夫曼,2022年10月3日

芯片行业最快的竞争, 在世界上最大的制造商中,最好、最节能的电路正在加强. 这就是为什么芯片制造商在他们最先进的芯片节点中集成了全新的晶体管设计. 最常被谈论的晶体管设计之一是门全能晶体管, 这台积电, 三星(Samsung)和英特尔(Intel)都宣布将在未来几年使用这款芯片.

晶体管是什么??

晶体管是一种放大或转换电信号的半导体元件. 它是现代电子产品的组成部分之一,包括 芯片. 当今大多数芯片都包含数十亿个晶体管.


晶体管是如何工作的?

晶体管构成 芯片的基本结构. 所有的晶体管都相互连接,充当电流开关. 这些门可以打开或关闭,允许或阻止电流通过. 这意味着每个晶体管可以处于两种不同的状态,存储两个数字——0和1. 数十亿个晶体管, 一个芯片可以包含数十亿个0和1, 发送, 接收和处理大量的数字数据. 就像任何开关一样, 晶体管需要做好三件事:当它打开时,允许最大的电流流过, 当它关闭时,允许很少或没有电流泄漏, 并且尽可能快地开关,以保证最佳性能.


什么是门全能晶体管?

栅极全能或GAA晶体管是一种升级的晶体管结构,其中栅极可以接触到所有的通道, 是什么让连续缩放成为可能.


什么使门全能晶体管优越?

了解是什么让GAA晶体管变得更好, bet365手机版必须首先看看晶体管设计是如何随着时间的推移而演变的, 从平面到FinFET再到GAA.

  • 平面晶体管

经典的晶体管被称为平面晶体管,因为它把晶体管的关键元素放在二维平面上, 包括门, 是什么通过通道调节导电性, 源, 驱动电流通过它进入通道, 和漏极, 电流在哪里离开通道. 所有这些组件都是建立在半导体材料硅的基础上. 这种晶体管概念在20世纪50年代和60年代工业化,非常适合大规模生产和小型化. 一个芯片可以包含的晶体管数量显著增加,导致 摩尔定律 以及整个芯片行业.

  • FinFET晶体管

随着时间的推移, 工程师们发现,通过将栅极抬高到硅平面以上,可以更好地控制通道中的电流流动, 就像水面上的鳍. 很快, 该行业完成了从二维平面晶体管到3D鳍场效应晶体管的转换, 缩写为FinFETs. 在FinFET晶体管, 栅极包裹在硅鳍的三面通道上, 而不是平面晶体管的顶部. 这就形成了一个表面积大得多的逆温层, 哪个栅极能更好地控制通过晶体管的电流. 这意味着更多的电流可以通过和更少的泄漏, 并且需要一个较低的栅极电压来操作晶体管. 除了, finfet的垂直几何结构使得工程师可以在一个芯片中封装更多的晶体管, 进一步推进了摩尔定律. 结果是芯片具有更好的性能, 更低的功耗和领先地位直到2010年.

  • Gate-all-around晶体管

然而, FinFET技术达不到行业预期只是时间问题. 用最先进的芯片节点,台积电, 三星和英特尔在制造, finfet的鳍片高度和并排放置的鳍片数量已经达到极限,以提高其载流能力而不受电挑战的影响.


进一步提高了对晶体管通道的控制, 工程师们找到了一种方法,用一堆水平的薄片取代垂直的鳍, 创造了一个叫做门全能场效应晶体管的新概念, 简称为GAA晶体管, 或GAAFETs. 门全能晶体管使用堆叠的纳米片. 这些独立的水平板垂直堆叠,因此闸门四面环绕着通道, 进一步减少泄漏,增加驱动电流. 这意味着在晶体管之间传递的电信号更优, 提高芯片性能. 另外, 芯片制造商现在可以灵活地改变纳米片的宽度,以最适合特定的芯片设计. 具体地说, 宽纳米片允许更高和更好的驱动电流, 而窄的纳米片可以优化功耗.

门全能晶体管将如何改变bet365手机版的日常生活?

GAA晶体管有望在未来几年成为最先进的芯片设计的一部分. 因为这些晶体管的制造成本对芯片制造商来说是理想的, 它们将有助于保持先进芯片的廉价批量生产, 同时提升新电子产品的性能, 5 g连接, 游戏, 图形, 人工智能的解决方案, 医疗技术, 汽车技术等. 另外, GAA晶体管具有较好的性能, 漏电少,能耗低, 让它们更可持续, 环保的旧设计的替代品.


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关于作者

  • 桑德喜欢将技术、故事和媒体结合在阿斯麦的数字渠道上. 他白天是一个通讯人员,晚上是一个有抱负的编剧,而幸运的是他是一个极客.