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Tecnología de transistores FinFET

Tecnología de transistores FinFET

La tecnología FinFET ha experimentado recientemente un aumento importante en la adopción para su uso en circuitos integrados. En comparación con la tecnología plana más habitual, la tecnología de transistores FinFET ofrece algunas ventajas significativas en el diseño de circuitos integrados.

La tecnología FinFET promete proporcionar los niveles superiores de escalabilidad necesarios para garantizar que se pueda mantener el progreso actual con mayores niveles de integración dentro de los circuitos integrados.

El FinFET ofrece muchas ventajas en términos de procesamiento de IC, lo que significa que se ha adoptado como una forma importante de avanzar para la incorporación dentro de la tecnología de IC.

Fondo FinFET

La tecnología FinFET nace como resultado del aumento incesante de los niveles de integración. El principio básico de la ley de Moore se ha mantenido durante muchos años desde los primeros años de la tecnología de circuitos integrados. Básicamente, establece que el número de transistores en un área determinada de silicio se duplica cada dos años.

Algunos de los chips emblemáticos de la era relativamente temprana de los circuitos integrados tenían un número bajo de transistores a pesar de que estaban avanzados para el momento. El microprocesador 6800, por ejemplo, tenía solo 5000 transistores. Los de hoy tienen muchos órdenes de magnitud más.

Para lograr los grandes aumentos en los niveles de integración, muchos parámetros han cambiado. Básicamente, los tamaños de las funciones se han reducido para permitir la fabricación de más dispositivos dentro de un área determinada. Sin embargo, otras cifras como la disipación de potencia y el voltaje de línea se han reducido junto con un mayor rendimiento de frecuencia.

Existen límites para la escalabilidad de los dispositivos individuales y, a medida que las tecnologías de proceso continuaron reduciéndose a 20 nm, se volvió imposible lograr la escala adecuada de varios parámetros del dispositivo. Aquellos como el voltaje de la fuente de alimentación, que es el factor dominante para determinar la potencia dinámica, se vieron particularmente afectados. Se descubrió que la optimización de una variable, como el rendimiento, provocaba compromisos no deseados en otras áreas, como la energía. Por lo tanto, fue necesario considerar otras opciones más revolucionarias como un cambio en la estructura del transistor del tradicional transistor plano.

Uno de los problemas clave es que, dado que las tecnologías utilizan tamaños de características más pequeños, la fuente y el drenaje de los dispositivos MOS utilizados invaden el canal, lo que facilita que la corriente de fuga fluya entre ellos y también hace que sea muy difícil apagar el transistor. completamente.

Conceptos básicos de FinFET

La tecnología FinFET toma su nombre del hecho de que la estructura FET utilizada parece un conjunto de aletas cuando se ve.

De hecho, FinFET obtuvo su nombre de los Profs. Chenming Hu, Tsu-Jae King-Liu y Jeffrey Bokor de la Universidad de California, Berkeley, quienes fueron los primeros en acuñar el término como resultado de la forma de la estructura.

Los FinFET son estructuras tridimensionales que se elevan por encima del sustrato y se asemejan a una aleta. Las 'aletas' forman la fuente y el drenaje, de manera efectiva y de esta manera permiten más volumen que un transistor plano tradicional para la misma área. La puerta envuelve la aleta, y esto le da más control del canal ya que hay suficiente longitud para el control. Además, como el canal se ha ampliado, hay muy poca corriente que se filtre a través del cuerpo cuando el dispositivo está en el estado "apagado". Esto también permite el uso de voltajes de umbral más bajos y da como resultado un mejor rendimiento y una menor disipación de energía.

La orientación de la puerta es perpendicular a la aleta vertical. Y para pasar de un lado de la aleta al otro, se envuelve sobre la aleta, lo que le permite interactuar con tres lados de la aleta o canal.

Esta forma de estructura de compuerta proporciona un control eléctrico mejorado sobre la conducción del canal y ayuda a reducir los niveles de corriente de fuga y supera algunos otros efectos de canal corto.

El término FinFET se utiliza de forma un tanto genérica. A veces se utiliza para describir cualquier arquitectura de transistor multirrotura basada en aletas, independientemente del número de puertas.

Ventajas de la tecnología FinFET

Existen muchas ventajas para los fabricantes de circuitos integrados de utilizar FinFET.


Ventajas de FinFET
ParámetroDetalles
Tamaños de funcionesEs posible atravesar la barrera de 20 nm que antes se pensaba como punto final.
PoderUn consumo de energía mucho menor permite altos niveles de integración. Los primeros usuarios informaron mejoras del 150%.
Tensión de funcionamientoLos FinFET funcionan a un voltaje más bajo como resultado de su voltaje de umbral más bajo.
Velocidad de operacionA menudo, más del 30% más rápido que las versiones que no son de FinFET.
Corriente de fuga estáticaNormalmente se reduce hasta en un 90%

La tecnología FinFET está siendo adoptada en una variedad de formas por los fabricantes de circuitos integrados que necesitan aumentar la densidad de sus circuitos integrados sin utilizar tamaños de funciones tan pequeños que el rendimiento del dispositivo se reduzca. Como resultado, la tecnología de transistores FinFET ha permitido que el desarrollo de la tecnología IC continúe siguiendo la ley de Moore.

Ver el vídeo: Samsung Foundrys New Transistor Structure: MBCFET (Octubre 2020).