作者：劉松，文章來源： 松哥電源微信公眾號

美國計劃禁止用于Gate-all-around GAA新技術(shù)制造芯片所必需的EDA軟件出口到中國大陸，GAA（環(huán)繞柵極）是GAA FET，那么，什么是GAA FET（環(huán)繞柵極場效應(yīng)晶體管）？

數(shù)字芯片最基本單元是MOSFET，其工藝發(fā)展到7nm、3nm、2nm，這個半導(dǎo)體工藝尺寸是MOSFET柵極（溝槽）寬度。早期MOSFET使用平面結(jié)構(gòu)，溝槽寬度越小，漏極到源極距離越小，載流子流動跨越溝道導(dǎo)通時間減小，工作頻率越高；同時，溝道完全開通所加?xùn)艠O電壓越低，開關(guān)損耗越低；而且，溝道導(dǎo)通電阻降低，導(dǎo)通損耗也降低。

但是，工藝尺寸越低，短溝道效應(yīng)越明顯。短溝道效應(yīng)就是晶胞單元漏極到源極間距不斷減小，柵極下部接觸面積越來越小，柵極難以耗盡溝道載流子，其對溝道控制力不斷減弱；因此，器件處于截止狀態(tài)時漏電流會急劇增加，惡化其性能，靜態(tài)功耗增加。

圖1：平面MOSFET結(jié)構(gòu)

如果采用立體結(jié)構(gòu)，增加?xùn)艠O和溝道接觸面積，如新的FinFET鰭型三維結(jié)構(gòu)，就是將柵極包裹三個側(cè)面溝道，就可以解決上述問題，如圖2所示。

圖2 FinFET鰭型結(jié)構(gòu)

為了進一步提高柵極對溝道控制能力，縮小單元尺寸，降低電壓，GAA柵極環(huán)繞結(jié)構(gòu)被開發(fā)出來，如圖3所示。

圖3 柵極環(huán)繞結(jié)構(gòu)

GAA柵極環(huán)繞晶體管結(jié)構(gòu)的柵極在垂直方向被分成幾個條帶RibbonFET，在其溝道區(qū)域，大幅增強對載流子控制，從而實現(xiàn)更好性能，同時也更容易優(yōu)化工藝。

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審核編輯 黃宇