FinFET簡介

FinFET稱為鰭式場效晶體管（FinField-EffectTransistor；FinFET）是一種新的互補式金氧半導體（CMOS）晶體管。閘長已可小于25奈米。該項技術的發明人是加州大學伯克利分校的胡正明教授。Fin是魚鰭的意思，FinFET命名根據晶體管的形狀與魚鰭的相似性。

發明人

該項技術的發明人是加州大學伯克利分校的胡正明（ChenmingHu）教授［1］。胡正明教授1968年在***國立大學獲電子工程學士學位，1970年和1973年在伯克利大學獲得電子工程與計算機科學碩士和博士學位。現為美國工程院院士。2000年憑借FinFET獲得美國國防部高級研究項目局最杰出技術成就獎（DARPAMostOutstandingTechnicalAccomplishmentAward）。他研究的BSIM模型已成為晶體管模型的唯一國際標準，培養了100多名學生，許多學生已經成為這個領域的大牛，曾獲Berkeley的最高教學獎；于2001~2004年擔任臺積電的CTO。

英特爾公布的FinFET的電子顯微鏡照片

工作原理

FinFET閘長已可小于25納米，未來預期可以進一步縮小至9納米，約是人類頭發寬度的1萬分之1。由于在這種導體技術上的突破，未來芯片設計人員可望能夠將超級計算機設計成只有指甲般大小。FinFET源自于傳統標準的晶體管—場效晶體管（Field-EffectTransistor；FET）的一項創新設計。在傳統晶體管結構中，控制電流通過的閘門，只能在閘門的一側控制電路的接通與斷開，屬于平面的架構。在FinFET的架構中，閘門成類似魚鰭的叉狀3D架構，可于電路的兩側控制電路的接通與斷開。這種設計可以大幅改善電路控制并減少漏電流（leakage），也可以大幅縮短晶體管的閘長。［2］

發展狀態

在2011年初，英特爾公司推出了商業化的FinFET，使用在其22納米節點的工藝上［3］。從IntelCorei7-3770之后的22納米的處理器均使用了FinFET技術。由于FinFET具有功耗低，面積小的優點，***積體電路制造股份有限公司（TSMC）等主要半導體代工已經開始計劃推出自己的FinFET晶體管［4］，為未來的移動處理器等提供更快，更省電的處理器。從2012年起，FinFET已經開始向20納米節點和14納米節點推進。

FinFET和普通CMOS的區別

CMOS（ComplementaryMetalOxideSemiconductor），互補金屬氧化物半導體，電壓控制的一種放大器件。是組成CMOS數字集成電路的基本單元。

在計算機領域，CMOS常指保存計算機基本啟動信息（如日期、時間、啟動設置等）的芯片。有時人們會把CMOS和BIOS混稱，其實CMOS是主板上的一塊可讀寫的RAM芯片，是用來保存BIOS的硬件配置和用戶對某些參數的設定。

在今日，CMOS制造工藝也被應用于制作數碼影像器材的感光元件，尤其是片幅規格較大的單反數碼相機。

SOI和體硅FinFET的比較

本文比較了SOI和體硅FinFET器件在性能、加工工藝及其成本上的差異。如果要使SOI和體硅的FinFET器件具有相類似的性能，體硅FinFET器件的制備流程將更為復雜。在SOI晶圓上，氧化埋層隔離了分立的晶體管，而在體硅器件中，隔離作用則必須通過晶圓工藝來形成。我們將證明，由于體硅FinFET工藝更為復雜，使得器件的差異性達到SOI的140%～160%，并會對制造和工藝控制產生嚴峻的挑戰。雖然SOI基片更為昂貴一些，但更為復雜的體硅FinFET工藝成本的增加大體上已抵消了這部分開銷，從而使得在大批量生產時其成本能與體硅工藝大體上相當。

當半導體業界向22nm技術節點挺進時，一些制造廠商已經開始考慮如何從平面CMOS晶體管向三維（3D）FinFET器件結構的過渡問題。與平面晶體管相比，FinFET器件改進了對溝道的控制，從而減小了短溝道效應。平面晶體管的柵極位于溝道的正上方，而FinFET器件的柵極則是三面包圍著溝道，能從兩邊來對溝道進行靜電控制。