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Technologie de transistor FinFET

Technologie de transistor FinFET

La technologie FinFET a récemment connu une augmentation importante de l'adoption pour une utilisation dans les circuits intégrés. Par rapport à la technologie planaire plus courante, la technologie de transistor FinFET offre des avantages significatifs dans la conception de circuits intégrés.

La technologie FinFET promet de fournir les niveaux supérieurs d'évolutivité nécessaires pour garantir que les progrès actuels avec des niveaux accrus d'intégration dans les circuits intégrés puissent être maintenus.

Le FinFET offre de nombreux avantages en termes de traitement IC, ce qui signifie qu'il a été adopté comme un moyen majeur d'intégration dans la technologie IC.

Contexte FinFET

La technologie FinFET est née à la suite de l'augmentation incessante des niveaux d'intégration. Le principe de base de la loi de Moore est resté vrai pendant de nombreuses années depuis les premières années de la technologie des circuits intégrés. Essentiellement, il indique que le nombre de transistors sur une zone donnée de silicium double tous les deux ans.

Certaines des puces phares de l'ère relativement précoce des circuits intégrés avaient un faible nombre de transistors, même si elles étaient avancées pour l'époque. Le microprocesseur 6800 par exemple n'avait que 5000 transistors. Aujourd'hui, il y a de nombreux ordres de grandeur plus.

Pour atteindre les fortes augmentations des niveaux d'intégration, de nombreux paramètres ont changé. Fondamentalement, les tailles des caractéristiques ont été réduites pour permettre la fabrication de plus de dispositifs dans une zone donnée. Cependant, d'autres chiffres tels que la dissipation de puissance et la tension de ligne ont diminué avec des performances de fréquence accrues.

Il y a des limites à l'évolutivité des appareils individuels et comme les technologies de processus ont continué à se rétrécir vers 20 nm, il est devenu impossible d'obtenir la mise à l'échelle appropriée de divers paramètres de l'appareil. Ceux comme la tension d'alimentation, qui est le facteur dominant dans la détermination de la puissance dynamique, ont été particulièrement affectés. Il a été constaté que l'optimisation d'une variable telle que les performances entraînait des compromis indésirables dans d'autres domaines tels que l'alimentation. Il était donc nécessaire d'examiner d'autres options plus révolutionnaires comme un changement de structure de transistor par rapport au transistor planaire traditionnel.

L'un des principaux problèmes est que, comme les technologies utilisent des tailles de fonctionnalités plus petites, la source et le drain des appareils MOS utilisés empiètent dans le canal, ce qui facilite la circulation du courant de fuite entre eux et rend également très difficile la désactivation du transistor. complètement.

Les bases de FinFET

La technologie FinFET tire son nom du fait que la structure FET utilisée ressemble à un ensemble d'ailerons lorsqu'elle est vue.

En fait, le FinFET a obtenu son nom des Profs. Chenming Hu, Tsu-Jae King-Liu et Jeffrey Bokor de l'Université de Californie à Berkeley qui ont été les premiers à avoir inventé le terme en raison de la forme de la structure.

Les FinFET sont des structures 3D qui s'élèvent au-dessus du substrat et ressemblent à une ailette. Les «ailettes» forment efficacement la source et le drain et permettent ainsi plus de volume qu'un transistor planaire traditionnel pour la même zone. La porte s'enroule autour de l'ailette, ce qui donne plus de contrôle sur le canal car il y a une longueur suffisante pour le contrôle. De plus, comme le canal a été étendu, il y a très peu de courant qui fuit à travers le corps lorsque l'appareil est à l'état «éteint». Cela permet également l'utilisation de tensions de seuil inférieures et se traduit par de meilleures performances et une dissipation de puissance inférieure.

L'orientation de la porte est perpendiculaire à l'ailette verticale. Et pour traverser d'un côté de l'ailette à l'autre, il s'enroule sur l'ailette, lui permettant de s'interfacer avec trois côtés de l'ailette ou du canal.

Cette forme de structure de grille offre un contrôle électrique amélioré de la conduction du canal et contribue à réduire les niveaux de courant de fuite et à surmonter certains autres effets de canal court.

Le terme FinFET est utilisé de manière quelque peu générique. Parfois, il est utilisé pour décrire toute architecture de transistor multigate à base d'ailettes, quel que soit le nombre de portes.

Avantages de la technologie FinFET

Les fabricants de circuits intégrés ont de nombreux avantages à utiliser les FinFET.


Avantages FinFET
ParamètreDétails
Tailles des fonctionnalitésPossibilité de franchir la barrière de 20 nm précédemment considérée comme un point final.
PuissanceUne consommation d'énergie beaucoup plus faible permet des niveaux d'intégration élevés. Les premiers utilisateurs ont signalé des améliorations de 150%.
Tension de fonctionnementLes FinFET fonctionnent à une tension inférieure en raison de leur tension de seuil inférieure.
La vitesse de fonctionnementSouvent plus de 30% plus rapide que les versions non FinFET.
Courant de fuite statiqueGénéralement réduit jusqu'à 90%

La technologie FinFET est adoptée sous diverses formes par les fabricants de circuits intégrés qui doivent augmenter la densité de leurs circuits intégrés sans utiliser de si petites tailles de fonctionnalités que les performances de l'appareil diminuent. En conséquence, la technologie des transistors FinFET a permis au développement de la technologie des circuits intégrés de continuer à suivre la loi de Moore.


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