什么是FinFET？鳍式场效应晶体管有哪些优缺点？

FinFET是一种晶体管设计工艺，它试图克服晶体管遇到的最糟糕类型的短沟道效应，同时使芯片能够以更低的成本实现更高的性能指标。

自从半导体取得突破以来，纵观集成电路设计的历史，摩尔定律——即一块硅上的晶体管数量每两年翻一番，而且将一直保持不变。

随着代工厂开发越来越先进的工艺节点以满足消费者的需求，当今先进处理器上的晶体管数量达到数百亿。这与1970年代中期只有几千个晶体管的处理器相去甚远，这在当时是最先进的。

推动半导体行业发展并使今天的芯片成为可能的关键技术趋势之一是采用FinFET工艺。工程师介绍，另一种有前途的技术是环栅（GAA）晶体管。这提供了栅极和沟道之间最显着的电容耦合。GAAfinFET的问题在于它只是一个临时解决方案。它可能只持续几十年。然而，它很可能成为FinFET的未来替代品，至少在有人提出全新的晶体管架构之前是这样。

一、什么是FinFET？

与传统的二维平面晶体管相比，FinFET（鳍式场效应晶体管）是一种具有高架沟道（fin）的三维晶体管，栅极环绕该沟道。

台积电于2002年12月演示了第一个仅在0.7伏电压下工作的25纳米FinFET晶体管。然而，直到2012年，第一个商用22nmFinFET面世，随后对FinFET架构的改进使得在提高性能和减少面积方面取得了长足的进步。

由于其结构，FinFET产生较低的泄漏功率并实现更高的器件密度。它们还可以在较低电压下运行并提供高驱动电流。所有这些加在一起意味着可以在更小的区域内集成更多的性能，从而降低每单位性能的成本。

二、FinFET与平面晶体管（例如，MOSFET）

出于多种原因，设计人员选择使用FinFET器件而不是传统的平面晶体管（如MOSFET）。

增加计算能力意味着增加计算密度。当然需要更多的晶体管来实现这一点，这会导致更大的芯片。然而，出于实际原因，保持面积大致相同很重要。

获得更多计算能力的一种方法是缩小晶体管的尺寸，但随着晶体管尺寸的减小，漏极和源极之间的距离会缩小栅极控制沟道区电流的能力。因此，平面MOSFET会受到短沟道效应的影响。

简而言之，与传统平面MOSFET技术相比，FinFET器件表现出卓越的短沟道行为、更短的开关时间和更高的电流密度。

三、FinFET的优缺点

与其他晶体管技术相比，FinFET具有几个关键优势，使其非常适用于需要更高功率和性能的应用：

（1）更好的渠道控制；

（2）抑制短通道效应；

（3）更快的切换速度；

（4）更高的漏极电流；

（5）较低的开关电压；

（6）更低的功耗。

当然，也有缺点。它们的一些缺点包括：

（1）电压阈值难以控制；

（2）三维轮廓导致更高的寄生效应；

（3）非常高的电容；

（4）造价高。