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FinFETs-on-SOI可提升一倍電池壽命

上網時間: 2012年08月01日     打印版  Bookmark and Share  字型大小:  

關鍵字:SOI  晶圓  FinFET  電晶體  塊狀矽 

據 Gold Standard Simulations Ltd. 最近進行的 TCAD 模擬分析顯示,在 SOI 晶圓上製造的完全耗盡型FinFET電晶體,其漏電流將能比在塊狀矽上製造的 FinFET 減少一半到三分之一左右。

GSS CEO Asen Asenov在該公司網站上撰寫了一系列採用其模擬工具分析 FinFET 的文章。最初是探討英特爾(Intel)的 22nm塊狀矽製程 FinFET 元件形狀。該公司是採用其 Garand statistical 3D TCAD 模擬器來進行模擬。他的結論是,英特爾在22nm之後可能會發現必須轉移到 FinFET-on-SOI ,而尚未引進 FinFET 的代工廠們,也必須更加關注 SOI 技術。

今年五月, GSS 針對英特爾的三閘極(tri-gate)電晶體進行了模擬,指出該電晶體的截面圖呈現梯形,且幾乎是三角形的,而非矩形。六月份, GSS 指出,矩形 FinFET 結構具有更優越的性能。 Asenov 表示,採用 FinFET on SOI ,將有助於生產出可預先確定和高度不可變的矩形鰭狀電晶體。

Asenov 在他的部落格上表示,他們已經進行了一系列模擬,針對塊狀矽和 SOI上不同閘極長度及不同寬度的 FinFET 進行了比較。這些 FinFET 大致都相容於20nm通道長度製程節點。結論是,在驅動電流方面,FinFET-on-SOI稍微優於FinFET-on-bulk,但在漏電流方面FinFET-on-SOI表現傑出。

如圖1所示,SOI FinFET的驅動電流較bulk FinFET高出5%。SOI的優勢往往會隨著鰭的寬度和閘極長度而減少。


圖1:SOI和塊狀矽的Overdrive電流升壓比較。閾值電壓和供應電壓之間的Overdrive電壓是不同的。 / 資料來源:GSS (點選查看大圖)

圖2顯示SOI FinFET的漏電流大約會比相同尺寸的塊狀矽FinFET元件減少一半至30%左右。Asenov表示,這可望把手機電池壽命提高一倍。此處的SOI FinFET優勢會隨閘極長度縮減而降低,但卻會隨著鰭的寬度減小而提升。


圖2:SOI和塊狀矽FinFET在相同時間的漏電流比較。 / 資料來源:GSS (點選查看大圖)

Asenov認為,英特爾的FinFET呈現三角形橫截面,是由於該公司簡化了一些放置及蝕刻等high-k閘極隔離材料的製程步驟。

GSS和格拉斯哥大學(University of Glasgow)的研究人員曾在2011年的國際電子元件會議(IEDM)上發表在SOI上實現FinFET的論文,該論文同時探討了他們如何滿足11nm CMOS節點對更低變異性的要求。另外,Asenov 也表示 GSS已經與IBM公司合作。

編譯: Joy Teng

(參考原文: FinFETs-on-SOI can double battery life, says GSS ,by Peter Clarke)





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