平面式 MOSFET 與 FinFET 的差異:業界為何轉換
平面式 MOSFET 的閘極位於平坦的通道之上,閘極只從單側控制通道。當閘極長度短於約 20 nm 時,汲極對通道的影響變得過大,漏電流與短通道效應隨之增加。FinFET 把通道立起成細的垂直鰭片,閘極從三個方向包覆,控制力因此強得多。因此在邏輯電路中,從 22 nm 與 16/14 nm 世代起,就從平面式轉向 FinFET。
| 項目 | 平面式 MOSFET | FinFET |
|---|---|---|
| 結構 | 閘極位於平坦的通道之上 | 閘極包覆細的垂直矽鰭片的三個面 |
| 閘極控制 | 只有單側。閘極長度短時較弱 | 來自三個方向。強得多 |
| 短通道效應(DIBL 等) | 尺寸小時很嚴重 | 被大幅抑制 |
| 漏電流 | 在微縮後的元件中大 | 小 |
| 次臨界擺幅 | 隨微縮而惡化 | 接近理想的約 60 mV/decade |
| 每單位占用面積的驅動電流 | 小 | 大。通道寬度包含鰭片的兩側面與頂面 |
| 通道摻雜 | 濃。會發生隨機摻質變異 | 淡或不摻雜。變異小 |
| 寬度的調整 | 連續。可以畫出任何寬度 | 階梯式。由鰭片的數量決定 |
| 製造 | 簡單且便宜 | 複雜。需要鰭片的圖案化與立體閘極的形成 |
| 目前的使用方式 | 成熟節點(28 nm 以上)。類比、微控制器、RF、IoT | 16/14 nm 到約 3 nm 的先進邏輯 |
數值為具代表性的大致參考值,會因世代或產品而異。