GAAFET，是什么技術(shù)？

美國(guó)計(jì)劃禁止用于Gate-all-around GAA新技術(shù)制造芯片所必需的EDA軟件出口到中國(guó)大陸，GAA（環(huán)繞柵極）是GAA FET，那么，什么是GAA FET（環(huán)繞柵極場(chǎng)效應(yīng)晶體管）？

數(shù)字芯片最基本單元是MOSFET，其工藝發(fā)展到7nm、3nm、2nm，這個(gè)半導(dǎo)體工藝尺寸是MOSFET柵極（溝槽）寬度。早期MOSFET使用平面結(jié)構(gòu)，溝槽寬度越小，漏極到源極距離越小，載流子流動(dòng)跨越溝道導(dǎo)通時(shí)間減小，工作頻率越高；同時(shí)，溝道完全開(kāi)通所加?xùn)艠O電壓越低，開(kāi)關(guān)損耗越低；而且，溝道導(dǎo)通電阻降低，導(dǎo)通損耗也降低。

但是，工藝尺寸越低，短溝道效應(yīng)越明顯。短溝道效應(yīng)就是晶胞單元漏極到源極間距不斷減小，柵極下部接觸面積越來(lái)越小，柵極難以耗盡溝道載流子，其對(duì)溝道控制力不斷減弱；因此，器件處于截止?fàn)顟B(tài)時(shí)漏電流會(huì)急劇增加，惡化其性能，靜態(tài)功耗增加。

圖1：平面MOSFET結(jié)構(gòu)

如果采用立體結(jié)構(gòu)，增加?xùn)艠O和溝道接觸面積，如新的FinFET鰭型三維結(jié)構(gòu)，就是將柵極包裹三個(gè)側(cè)面溝道，就可以解決上述問(wèn)題，如圖2所示。

圖2  FinFET鰭型結(jié)構(gòu)

為了進(jìn)一步提高柵極對(duì)溝道控制能力，縮小單元尺寸，降低電壓，GAA柵極環(huán)繞結(jié)構(gòu)被開(kāi)發(fā)出來(lái)，如圖3所示。

圖3  柵極環(huán)繞結(jié)構(gòu)

GAA柵極環(huán)繞晶體管結(jié)構(gòu)的柵極在垂直方向被分成幾個(gè)條帶RibbonFET，在其溝道區(qū)域，大幅增強(qiáng)對(duì)載流子控制，從而實(shí)現(xiàn)更好性能，同時(shí)也更容易優(yōu)化工藝。