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FinFET全面攻占iPhone五分钟让

发布时间:2019-08-15 20:05:59 编辑:笔名

  打开这一年来半导体最热门的,大概就属FinFET了,例如:iPhone 6s内新一代A9应用处理器采用新电晶体架构很可能为鳍式电晶体(FinFET),代表FinFET开始全面攻占处理器、三星与台积电较劲,将10纳米FinFET正式纳入开发蓝图、联电携ARM,完成14纳米FinFET制程测试。到底什么是FinFET?它的作用是什么?为什么让这么多国际大厂趋之若骛呢?

  什么是FET?

  FET的全名是 场效电晶体(Field Effect Transistor,FET) ,先从大家较耳熟能详的 MOS 来说明。MOS的全名是 金属-氧化物-半导体场效电晶体(Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor,MOSFET) ,构造如图一所示,左边灰色的区域(矽)叫做 源极(Source) ,右边灰色的区域(矽)叫做 汲极(Drain) ,中间有块金属(红色)突出来叫做 闸极(Gate) ,闸极下方有一层厚度很薄的氧化物(黄色),因为中间由上而下依序为金属(Metal)、氧化物(Oxide)、半导体(Semiconductor),因此称为 MOS 。

  MOSFET的工作原理与用途

  MOSFET的工作原理很简单,电子由左边的源极流入,经过闸极下方的电子通道,由右边的汲极流出,中间的闸极则可以决定是否让电子由下方通过,有点像是水龙头的开关一样,因此称为 闸 ;电子是由源极流入,也就是电子的来源,因此称为 源 ;电子是由汲极流出,看看说文解字里的介绍:汲者,引水于井也,也就是由这里取出电子,因此称为 汲 。

  当闸极不加电压,电子无法导通,代表这个位元是0,如图一(a)所示;

  当闸极加正电压,电子可以导通,代表这个位元是1,如图一(b)所示。

  MOSFET是目前半导体产业最常使用的一种场效电晶体(FET),科学家将它制作在矽晶圆上,是数位讯号的最小单位,一个MOSFET代表一个0或一个1,就是电脑里的一个 位元(bit) 。电脑是以0与1两种数位讯号来运算;我们可以想像在矽晶片上有数十亿个MOSFET,就代表数十亿个0与1,再用金属导线将这数十亿个MOSFET的源极、汲极、闸极连结起来,电子讯号在这数十亿个0与1之间流通就可以交互运算,最后得到使用者想要的加、减、乘、除运算结果,这就是电脑的基本工作原理。晶圆厂像台积电、联电,就是在矽晶圆上制作数十亿个MOSFET的工厂。

  闸极长度:半导体制程进步的关键

  在MOSFET中, 闸极长度(Gatelength) 大约10纳米,是所有构造中最细小也最难制作的,因此我们常常以闸极长度来代表半导体制程的进步程度,这就是所谓的 制程线宽 。闸极长度会随制程技术的进步而变小,从早期的0.18微米、0.1 微米,进步到90奈米、65纳米、45纳米、22纳米,到目前最新制程10纳米。当闸极长度愈小,则整个MOSFET就愈小,而同样含有数十亿个MOSFET的晶片就愈小,封装以后的积体电路就愈小,最后做出来的就愈小。10纳米到底有多小呢?细菌大约1微米,病毒大约100纳米,换句话说,人类现在的制程技术可以制作出只有病毒1/10(10纳米)的结构。

  注:制程线宽其实就是闸极长度,只是图一看起来10纳米的闸极长度反而比较短,因此有人习惯把它叫做 线宽 。

2008年泉州B2B/企业服务上市后企业
2006年珠海C+轮企业
金山分头上市