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CMOS过渡期的晶体管forksheet介绍
发布时间:2024-04-03 | 版权所有:必一体育

  再过十年,也许还会出现一次根本性的变革,即纳米片堆叠在一起形成互补场效应晶体管(CFET),可将某些电路的尺寸减小一半。

  但专家表示,后面这次变革可能相当艰难。而介于两者之间的叉板晶体管(forksheet)可能不需要太多工作,即可保持电路尺寸缩小。

  比利时微电子研究中心(Imec)负责逻辑技术的副总裁朱利安•瑞卡特(Julien Ryckaert)说,forksheet的想法来自探索纳米片架构的限制点。

  纳米片的主要特点是水平堆叠被电流控制栅极围绕的硅带。尽管纳米片最近才开始生产,但几年前,专家就已经在寻找其限制点了。瑞卡特说,比利时微电子研究中心需要弄清楚“纳米片在哪一点开始失效”。

  瑞卡特的团队发现,在构成互补金属氧化物半导体(CMOS)逻辑的N型金属氧化物半导体(NMOS)和P型金属氧化物半导体(PMOS)两种类型晶体管之间,必须保持一定的间隔距离,限制削弱器件性能和影响功耗的电容。这一间隔限制了基于纳米片的逻辑的缩小。“forksheet是打破这种限制的一种方式。”瑞卡特说。

  与单个纳米片器件不同,forksheet的构建方案是在介电壁两侧成对放置。(其实不太像叉子。)比利时微电子研究中心的CMOS技术主管堀口直人(Naoto Horiguchi)说,介电壁可使器件紧密放置,而不会产生电容问题。他说,设计者可以用新增的空间来缩小逻辑单元,也可以利用现在的空间制造更宽的晶体管,实现更好的性能。

  “CFET可能是最终的CMOS架构。”堀口直人在谈到比利时微电子研究中心预计2032年左右投入生产的器件时说。不过他补充道,CFET“集成非常复杂”。他说,forksheet将重新使用大多数纳米片的生产步骤,这样可能会比较容易。

  不过,仍有许多障碍需要克服。从生产角度说,介电壁就是个问题。先进CMOS中使用了几种类型的电介质,蚀刻也涉及几个步骤。

  制造forksheet意味着蚀刻其他组件时,不会意外破坏介电壁。堀口说,在介电壁的两侧应该放置哪种类型的晶体管,这仍然是一个悬而未决的问题。相比在介电壁一侧放置PMOS、另一侧放置NMOS,在介电壁两侧放置两种类型的晶体管,可能更有优势。

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