FinFET是一種晶體管設(shè)計(jì)工藝，它試圖克服晶體管遇到的最糟糕類(lèi)型的短溝道效應(yīng)，同時(shí)使芯片能夠以更低的成本實(shí)現(xiàn)更高的性能指標(biāo)。

自從半導(dǎo)體取得突破以來(lái)，縱觀集成電路設(shè)計(jì)的歷史，摩爾定律——即一塊硅上的晶體管數(shù)量每?jī)赡攴环覍⒁恢北３植蛔儭?/p>

隨著代工廠開(kāi)發(fā)越來(lái)越先進(jìn)的工藝節(jié)點(diǎn)以滿(mǎn)足消費(fèi)者的需求，當(dāng)今先進(jìn)處理器上的晶體管數(shù)量達(dá)到數(shù)百億。這與1970年代中期只有幾千個(gè)晶體管的處理器相去甚遠(yuǎn)，這在當(dāng)時(shí)是最先進(jìn)的。

推動(dòng)半導(dǎo)體行業(yè)發(fā)展并使今天的芯片成為可能的關(guān)鍵技術(shù)趨勢(shì)之一是采用FinFET工藝。工程師介紹，另一種有前途的技術(shù)是環(huán)柵（GAA）晶體管。這提供了柵極和溝道之間最顯著的電容耦合。GAAfinFET的問(wèn)題在于它只是一個(gè)臨時(shí)解決方案。它可能只持續(xù)幾十年。然而，它很可能成為FinFET的未來(lái)替代品，至少在有人提出全新的晶體管架構(gòu)之前是這樣。

一、什么是FinFET？

與傳統(tǒng)的二維平面晶體管相比，F(xiàn)inFET（鰭式場(chǎng)效應(yīng)晶體管）是一種具有高架溝道（fin）的三維晶體管，柵極環(huán)繞該溝道。

臺(tái)積電于2002年12月演示了第一個(gè)僅在0.7伏電壓下工作的25納米FinFET晶體管。然而，直到2012年，第一個(gè)商用22nmFinFET面世，隨后對(duì)FinFET架構(gòu)的改進(jìn)使得在提高性能和減少面積方面取得了長(zhǎng)足的進(jìn)步。

由于其結(jié)構(gòu)，F(xiàn)inFET產(chǎn)生較低的泄漏功率并實(shí)現(xiàn)更高的器件密度。它們還可以在較低電壓下運(yùn)行并提供高驅(qū)動(dòng)電流。所有這些加在一起意味著可以在更小的區(qū)域內(nèi)集成更多的性能，從而降低每單位性能的成本。

二、FinFET與平面晶體管（例如，MOSFET）

出于多種原因，設(shè)計(jì)人員選擇使用FinFET器件而不是傳統(tǒng)的平面晶體管（如MOSFET）。

增加計(jì)算能力意味著增加計(jì)算密度。當(dāng)然需要更多的晶體管來(lái)實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)，這會(huì)導(dǎo)致更大的芯片。然而，出于實(shí)際原因，保持面積大致相同很重要。

獲得更多計(jì)算能力的一種方法是縮小晶體管的尺寸，但隨著晶體管尺寸的減小，漏極和源極之間的距離會(huì)縮小柵極控制溝道區(qū)電流的能力。因此，平面MOSFET會(huì)受到短溝道效應(yīng)的影響。

簡(jiǎn)而言之，與傳統(tǒng)平面MOSFET技術(shù)相比，F(xiàn)inFET器件表現(xiàn)出卓越的短溝道行為、更短的開(kāi)關(guān)時(shí)間和更高的電流密度。

三、FinFET的優(yōu)缺點(diǎn)

與其他晶體管技術(shù)相比，F(xiàn)inFET具有幾個(gè)關(guān)鍵優(yōu)勢(shì)，使其非常適用于需要更高功率和性能的應(yīng)用：

（1）更好的渠道控制；

（2）抑制短通道效應(yīng)；

（3）更快的切換速度；

（4）更高的漏極電流；

（5）較低的開(kāi)關(guān)電壓；

（6）更低的功耗。

當(dāng)然，也有缺點(diǎn)。它們的一些缺點(diǎn)包括：

（1）電壓閾值難以控制；

（2）三維輪廓導(dǎo)致更高的寄生效應(yīng)；

（3）非常高的電容；

（4）造價(jià)高。