FinFET과 GAA 트랜지스터의 핵심 차이

FinFET에서는 게이트가 수직 실리콘 핀의 세 면을 감쌉니다. 게이트 올 어라운드(GAA) 트랜지스터에서는 게이트가 채널을 사방에서 둘러싸며, 보통 수평 나노시트를 쌓은 형태입니다. 채널을 더 완전하게 감쌀수록 짧은 게이트 길이에서 누설 전류를 더 잘 제어할 수 있어, 선도 반도체 기업들은 3 nm와 2 nm급에서 FinFET에서 GAA로 옮겨 가고 있습니다.

비교 항목	FinFET	GAA(나노시트)
게이트 구조	게이트가 수직 핀의 세 면을 덮습니다	게이트가 채널을 네 면 모두 둘러쌉니다
채널 모양	얇은 수직 실리콘 핀	수평 나노시트(또는 나노와이어)를 위아래로 쌓은 구조
정전기적 제어	양호하며 평면형 트랜지스터보다 훨씬 낫습니다	더욱 우수하여 누설 전류를 줄이고 더 짧은 게이트와 낮은 공급 전압을 지원합니다
채널 폭 조절	불연속 단위로 조절합니다. 핀 높이가 고정되어 있어 폭은 핀의 개수로 결정됩니다	유연합니다. 시트 폭과 시트 개수를 트랜지스터마다 선택할 수 있습니다
주요 제조 단계	핀 패터닝(주로 SADP 또는 SAQP), 핀 절연, 게이트 형성	Si와 SiGe 층을 번갈아 쌓는 에피택시, 시트를 노출하기 위한 SiGe 선택적 제거, 내부 스페이서
공정 복잡도	성숙하고 잘 알려져 있습니다	새로운 단계가 추가되고 더 정밀한 제어가 필요해 더 복잡합니다
자체 발열	우려 사항입니다. 얇은 채널에서 열이 잘 빠져나가지 못하기 때문입니다	마찬가지로 우려 사항입니다. 시트가 절연체로 둘러싸여 있기 때문입니다
최초 양산	인텔 22 nm(트라이게이트), 2012년 출하	3 nm급에서 2022년경 최초 양산, 다른 주요 업체들도 뒤따랐습니다
업체별 명칭	트라이게이트(인텔), FinFET(TSMC, 삼성 등)	RibbonFET(인텔), MBCFET(삼성), 나노시트(TSMC)

수치는 대략적인 자릿수 기준이며, 공정 세대와 제품에 따라 달라져요.

상황별 선택 기준

FinFET: 약 22 nm부터 5 nm까지 로직 칩의 주력이었고 3 nm에서도 널리 쓰입니다. 성숙한 기술로 설계 규칙이 잘 알려져 있고 수율이 높습니다.
GAA: FinFET이 누설 전류를 제어하기 어려워지고 설계자가 트랜지스터마다 폭을 조절하고 싶어 하는 최첨단 노드를 위한 다음 단계입니다.
그 이후: nMOS와 pMOS를 위아래로 쌓는 적층형 상보형 FET(CFET)에 대한 연구가 계속되고 있습니다.

자주 묻는 질문

GAA는 왜 FinFET보다 우수한가요?

게이트 올 어라운드 트랜지스터는 게이트가 채널을 사방에서 둘러싸므로, 게이트가 세 면만 덮는 FinFET보다 매우 짧은 게이트 길이에서 누설 전류를 더 잘 제어합니다. 또한 설계자가 트랜지스터마다 채널 폭을 조절할 수 있습니다.

GAA 트랜지스터와 나노시트 트랜지스터는 같은 것인가요?

나노시트 트랜지스터는 GAA의 가장 일반적인 형태로, 수평 시트를 쌓고 게이트가 이를 감쌉니다. 나노와이어 트랜지스터도 GAA의 한 형태입니다. 인텔은 자사 방식을 RibbonFET, 삼성은 MBCFET이라고 부릅니다.

업계는 언제 FinFET에서 GAA로 전환했나요?

FinFET은 2012년 인텔의 22 nm에서 처음 양산되었습니다. GAA는 2022년경 3 nm급에서 양산에 들어갔고, 다른 선도 반도체 기업들이 뒤따랐습니다.

GAA 다음은 무엇인가요?

연구는 nMOS와 pMOS 트랜지스터를 위아래로 쌓아 면적을 절약하는 상보형 FET(CFET)에 집중되어 있습니다.

주요 용어 설명

FinFET: ひれ(フィン)状に立てたチャネルをゲートが3方向から囲む立体構造のトランジスタ。短チャネル効果を抑えやすい。
GAA(ゲートオールアラウンド): チャネルの周囲を全方向からゲートで囲むトランジスタ構造。FinFETより電流の制御性が高く、FinFETの次の世代で使われる。
ナノシート: 薄い板状のシリコンのチャネルを縦に何枚も積み重ね、それぞれをゲートで囲むGAAトランジスタの構造。シートの幅で電流を調整できる。