一种新型的晶体管亮相

半导体行业观察 · 半导体行业观察·2021-10-14 09:13

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来源:内容由半导体行业观察(ID:icbank) 编译自 electropages 」,谢谢。


,普渡大学的研究人员宣布开发一种称为 CasFET 的新晶体管技术,该技术可能有助于进一步减小晶体管的尺寸。

自第一个集成电路开发以来,摩尔定律的想法迫使半导体制造商每两年将半导体芯片上的晶体管数量增加一倍。这个翻倍为技术进步做出了巨大贡献,因为可以借此提高设备的处理能力、增加内存大小并实现高速通信。

然而,晶体管现在开始达到原子级,进一步缩小它们的尺寸给半导体行业带来了前所未有的挑战。例如,原子级器件表现出电子隧道效应等量子效应,使得绝缘层难以生产。原子级晶体管面临的另一个挑战是散粒噪声,它是由使用的非常小的电流(与单个电子的随机运动相比)产生的。

所有这些挑战都让研究人员转向创造性的设计和方法来开发功能设备。较新的之一英特尔开发的技术是 RibbonFET,一种晶体管,其通道被分成多条完全被栅极包围的导

最近,普渡大学的研究人员开发了一种称为级联场效应晶体管(Cascade Field-Effect Transistors)的新晶体管技术,或简称为 CasFET。新器件的外观与 RibbonFET 相似,通道完全被栅极包围。然而,CasFET 的出现是相似之处的结束,据研究人员称,新晶体管的作用非常不同。


第一个主要区别是,与使用定义的导带和价带的标准晶体管不同,CasFET 使用可以存在电子的子带。据研究人员称,晶体管的行为更像是量子级联激光器,而不是典型的 FET 器件用于电子产品。

第二个主要区别是栅极和超晶格(即通道)是垂直的,而典型晶体管的栅极和通道是平行的。然而,这种结构是否有利于设计尚不清楚,但研究人员指出。

据说这种新的晶体管技术可以在比目前可用的电压范围更广的电压下工作,并且可以由不同的材料构成。此外,CasFET 提供更高的开关速度,使其成为需要更快晶体管的未来半导体技术的理想选择。

这是一个很难回答的问题,完全取决于这种晶体管的可行性. 虽然研究人员声称这项新技术可能比当前设备更快并在更宽的电压范围内运行,但已公布的专利和报告并未提及原型设备或实验。事实上,许多报告都提到,一旦他们的设计达到他们期望的性能目标,研究人员就会创建一个最终的原型。这可能意味着 CasFET 目前更像是一个概念,而不是实际设备。

然而,如果研究人员对 CasFET 的看法是正确的,那么在创造下一代半导体时,半导体行业将有另一种技术可以依赖。更快的晶体管允许更快的处理器,从而实现更多的数据处理。使用在不同电压水平下运行的器件还使 CasFET 能够用于多个应用领域,包括商业、工业和航空航天。

总的来说,我们必须等待研究人员生产出符合研究人员承诺的可行设备。虽然单个 CasFET 晶体管可能运行良好,结果可能是它们不能被整合 与当前的晶体管技术相同,因此不适合处理器和其他高端电子产品。

但报道显示,CasFET工艺极有可能成为晶体管发展的下一步,超晶格层是具有突破性的新设计,部署在垂直于晶体管传输方向,可以促进晶体管进一步小型化,允许更精细的电压控制。目前研究团队正在开发第一个采用CasFET工艺的晶体管原型,处于整体结构赫尔材料的设计阶段,希望可以在成本、材料可用性、性能和晶体管制造升级便利性上找到平衡点。这项工作似乎已看到曙光,普渡大学已经向美国专利和商标局申请了专利保护。


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