美國(guó)研究人員研制出一種新的三維晶體管，尺寸不到當(dāng)今最小商業(yè)晶體管的一半。他們?yōu)榇碎_(kāi)發(fā)了一種新穎的微加工技術(shù)，可以逐個(gè)原子地修改半導(dǎo)體材料。
為了跟上“摩爾定律”的步伐，研究人員一直在尋找將盡可能多的晶體管塞入微芯片的方法。最新的趨勢(shì)是垂直豎立的鰭式三維晶體管，其尺寸約為7納米，比人類(lèi)頭發(fā)還要薄幾萬(wàn)倍。
美國(guó)麻省理工學(xué)院和科羅拉多大學(xué)研究人員在IEEE(電氣和電子工程師協(xié)會(huì))國(guó)際電子器件會(huì)議上發(fā)表論文稱(chēng)，他們對(duì)最新發(fā)明的化學(xué)蝕刻技術(shù)(熱原子級(jí)蝕刻)進(jìn)行了改進(jìn)，以便在原子水平上對(duì)半導(dǎo)體材料進(jìn)行精確修改，利用這種技術(shù)制造出的CMOS三維晶體管可窄至2.5納米，且效率高于商用晶體管。
雖然目前存在類(lèi)似的原子級(jí)蝕刻方法，但新技術(shù)更精確且能產(chǎn)生更高質(zhì)量的晶體管。此外，它重新利用了一種常用微加工工具在材料上沉積原子層，這意味著它可以快速集成。研究人員稱(chēng)，這可以使計(jì)算機(jī)芯片擁有更多的晶體管和更高的性能。
該鰭式場(chǎng)效應(yīng)晶體管(FinFET)由薄“硅片”組成，垂直豎立在基板上，邏輯門(mén)基本上纏繞在鰭片上。由于其垂直形狀，可以在芯片上擠壓70億—300億個(gè)FinFET。目前大多數(shù)在研的FinFET尺寸為5納米寬度(業(yè)界理想閾值)和220納米高度。
新技術(shù)減少了因材料暴露于氧氣引起缺陷而使晶體管效率降低的問(wèn)題。研究人員報(bào)告稱(chēng)，新器件在“跨導(dǎo)”中的性能比傳統(tǒng)的FinFET高出約60%。晶體管將小電壓輸入轉(zhuǎn)換為由柵極提供的電流，該電流打開(kāi)或關(guān)閉晶體管以處理驅(qū)動(dòng)計(jì)算。
研究人員說(shuō)，限制缺陷也會(huì)帶來(lái)更高的開(kāi)關(guān)對(duì)比度。理想情況下，晶體管導(dǎo)通時(shí)需要高電流以處理繁重的計(jì)算，且在關(guān)閉時(shí)幾乎沒(méi)有電流以節(jié)省能量。這種對(duì)比對(duì)于制造高效的邏輯開(kāi)關(guān)和微處理器至關(guān)重要，研究人員表示，他們研發(fā)的FinFET的開(kāi)關(guān)對(duì)比度是目前為止最高的。(記者 馮衛(wèi)東)
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