台積公司開發出經過功能驗證的鰭式場效電晶體元件雛型

台灣積體電路製造股份有限公司今(12)日宣佈,成功使用現有的生產線設備開發出經過功能驗證的鰭式場效電晶體 (Fin Field-effect transistor; FinFET)元件雛型,此一新的互補式金氧半導體(CMOS)電晶體其閘長已可小於25奈米,未來預期可以進一步縮小至9奈米,大約是人類頭髮寬度的一萬分之一。由於此一半導體技術上的突破,未來晶片設計人員可望能夠將超級電腦設計成只有指甲般大小。

FinFET係源自於目前傳統標準的電晶體 -- 場效電晶體 (Field-effect transistor; FET)的一項創新設計。在傳統電晶體結構中,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。在FinFET的架構中,閘門成類似魚鰭的叉狀,可於電路的兩側控制電路的接通與斷開。這種設計大大改善了電路的可控性並且減少其漏電流(leakage),也可以大幅縮短電晶體的閘長。

台積公司技術長胡正明博士表示,台積公司在一段時間之前即已驗證閘長35奈米FinFET的可行性,最近更進一步成功發展出效能更好、閘長小於25奈米的FinFET。此外,根據台積公司的研發模擬數據顯示,相同結構的FinFET未來其閘長可望進一步再縮小到9奈米而且在一般電性參數下運作。

半導體產業的技術專家及分析師一直以來都不斷嘗試解決目前半導體製造的主流技術--CMOS,未來在物理學上難以克服的障礙與瓶頸。因此,有許多不同於CMOS的技術被發展出來試圖解決此一困境。然而,與CMOS比較起來,這些技術目前都需花費更大的成本及面臨極大的生產製造問題,所以,並不適用於大規模生產製造半導體元件的經濟效益。台積公司成功使用現有生產設備做出的FinFET,證明傳統電晶體在CMOS製程微縮化過程中遭遇的漏電流或過熱等問題所造成的瓶頸可望得到解決,預計可以使CMOS製程生產技術再延伸約二十年以上,也將為半導體產業帶來新的前景。

台積公司將在六月十一日起於夏威夷所舉行的「超大型積體電路技術研討會」(VLSI Technology Symposium )中,發表FinFET的相關論文,該論文將報告台積公司經過功能驗證,閘長僅有35奈米的FinFET,其P型及N型電晶體分別通過功能測試,電流強度及漏電流方面符合半導體產業技術藍圖所設立的標準,並在效能方面創下新的紀錄。