美國研究人員研制出一種新的三維晶體管，尺寸不到當今最小商業(yè)晶體管的一半。他們?yōu)榇碎_發(fā)了一種新穎的微加工技術(shù)，可以逐個原子地修改半導(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。最新的趨勢是垂直豎立的鰭式三維晶體管，其尺寸約為7納米，比人類頭發(fā)還要薄幾萬倍。
美國麻省理工學院和科羅拉多大學研究人員在IEEE(電氣和電子工程師協(xié)會)國際電子器件會議上發(fā)表論文稱，他們對最新發(fā)明的化學蝕刻技術(shù)(熱原子級蝕刻)進行了改進，以便在原子水平上對半導(dǎo)體材料進行精確修改，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。
雖然目前存在類似的原子級蝕刻方法，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，這可以使計算機芯片擁有更多的晶體管和更高的性能。
該鰭式場效應(yīng)晶體管(FinFET)由薄“硅片”組成，垂直豎立在基板上，邏輯門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題。研究人員報告稱，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，該電流打開或關(guān)閉晶體管以處理驅(qū)動計算。
研究人員說，限制缺陷也會帶來更高的開關(guān)對比度。理想情況下，晶體管導(dǎo)通時需要高電流以處理繁重的計算，且在關(guān)閉時幾乎沒有電流以節(jié)省能量。這種對比對于制造高效的邏輯開關(guān)和微處理器至關(guān)重要，研究人員表示，他們研發(fā)的FinFET的開關(guān)對比度是目前為止最高的。(記者 馮衛(wèi)東)
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