प्लानर FETS से MBCFETS ™ तक ट्रांजिस्टर का विकास

चिप निर्माण प्रक्रिया माइक्रोन स्तर से 2NM युग में चली गई है, और ट्रांजिस्टर आर्किटेक्चर ने प्लैनर FET से MBCFET ™ तक चार प्रमुख विकास किए हैं। यह केवल आकार का परिवर्तन नहीं है, यह भौतिकी की सीमाओं के लिए एक चुनौती है। प्लानर ट्रांजिस्टर से लेकर MBCFETS ™ तक, प्रत्येक वास्तुकला विकास द्वारा कौन से भौतिक अड़चनें हल की गई हैं?

मूल प्लानर फेट्स दो-आयामी प्लानर संरचनाएं थे, जिन्हें प्लानर फील्ड-इफेक्ट ट्रांजिस्टर के रूप में भी जाना जाता है। इसकी संरचना सरल है: इलेक्ट्रॉनिक चैनल सिलिकॉन वेफर की सतह पर "झूठ बोल रहा है" है, जबकि गेट चैनल के ऊपर कवर किया गया है, और पूरे वर्तमान प्रवाह को क्षैतिज रूप से वेफर की सतह पर किया जाता है।

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यह डिजाइन पिछली शताब्दी के 60 के दशक में पैदा हुआ था और जल्दी से मुख्यधारा बन गया। इसने एलएसआई की पहली पीढ़ी का आधार बनाया और बहुत अच्छा प्रदर्शन किया और 90 नैनोमीटर से ऊपर प्रक्रिया नोड्स में निर्माण में बहुत परिपक्व था। लेकिन समस्या के बाद समस्या पैदा हो जाती है। विशेष रूप से 28 नैनोमीटर से नीचे, छोटा चैनल प्रभाव तेज होने लगता है, चैनल पर गेट का नियंत्रण कमजोर और कमजोर हो जाता है, और ट्रांजिस्टर एक "स्वच्छ नल" की तरह है, और रिसाव वर्तमान में वृद्धि जारी है। परिणाम: उच्च बिजली की खपत, गर्मी उत्पादन में वृद्धि, और तेजी से गंभीर प्रदर्शन की अड़चनें।

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इसलिए, 2011 में, इंटेल ने ट्रांजिस्टर आर्किटेक्चर, फिनफेट की अगली पीढ़ी को पेश करने का नेतृत्व किया, जिसे फिन फील्ड-इफेक्ट ट्रांजिस्टर के रूप में भी जाना जाता है। इसकी संरचना एक मछली के पंखों की तरह दिखती है, इसलिए फिनफेट नाम।

आप इसे एक इलेक्ट्रॉन चैनल को मोड़ने के रूप में सोच सकते हैं जो "जमीन पर फ्लैट लेट" का इस्तेमाल एक फिन में करता था, और गेट अब केवल शीर्ष को कवर नहीं करता है, लेकिन चैनल को दोनों पक्षों या यहां तक कि तीन पक्षों से लपेटता है।

यह त्रि-आयामी संरचना, जो संपर्क क्षेत्र को बढ़ाने के लिए एक फिन-जैसी 3 डी संरचना का उपयोग करती है, इलेक्ट्रॉनों को नियंत्रित करने के लिए गेट की क्षमता को बहुत बढ़ाती है। परिणाम: कम रिसाव, कम बिजली की खपत, ट्रांजिस्टर को सिकोड़ने की क्षमता, और मूर का कानून जारी है।

लेकिन फिनफेट उनकी सीमाओं के बिना नहीं हैं। जैसे ही प्रक्रिया 5nm के पास पहुंची, इसने एक अड़चन भी मारा। सबसे महत्वपूर्ण बात यह है कि पंख की चौड़ाई तय की गई है और इसे लचीले ढंग से समायोजित नहीं किया जा सकता है। हालांकि, जब हमने अधिक उन्नत प्रक्रियाओं को समायोजित करने के लिए पंखों को पतला और छोटा बनाने की कोशिश की, तो विनिर्माण कठिनाई नाटकीय रूप से बढ़ गई, और उपज, विश्वसनीयता, और स्थिरता को चुनौती दी गई। दूसरे शब्दों में, फिनफेट के "पंख" भविष्य के नैनोस्केल स्केलिंग की जटिलता का सामना करने के लिए बहुत पतले और भंगुर हो गए हैं।

इसलिए, Gaafet इस संदर्भ में अस्तित्व में आया। Finfets के साथ सबसे बड़ा अंतर यह है कि Gaafet चैनल को एक बहुत पतले नैनोवायर में बदल देता है और फिर गेट को पूरी तरह से सभी चार पक्षों से लपेटता है - ऊपर, नीचे, बाएं और दाएं। इस तरह, गेट में वर्तमान को नियंत्रित करने की एक मजबूत क्षमता है, और लगभग 360 डिग्री विद्युत क्षेत्र नियंत्रण के बिना मृत कोणों को प्राप्त किया जाता है। यह ट्रांजिस्टर को एक छोटे आकार में भी "बंद" करने की अनुमति देता है, नाटकीय रूप से रिसाव वर्तमान को कम करता है, जिससे यह सब -5 एनएम प्रक्रिया नोड्स के लिए आदर्श है।

हालांकि, हालांकि Gaafet के "नैनोवायर" अच्छी तरह से नियंत्रित हैं, वे बहुत पतले भी हैं और वर्तमान को पास करने की एक कमजोर क्षमता है, जो उच्च प्रदर्शन वाले चिप्स के वर्तमान ड्राइव के लिए अनुकूल नहीं है, कुछ उच्च-आवृत्ति या उच्च-लोड परिदृश्यों में इसके प्रदर्शन को सीमित करता है।

नतीजतन, संरचनाओं की एक नई पीढ़ी प्रस्तावित की गई थी-MBCFETS ™, जिसे मल्टी-ब्रिज चैनल ट्रांजिस्टर के रूप में भी जाना जाता है।

मुख्य विचार "नैनोसेट" की परतों में नैनोवायरों को "चपटा" करने के लिए है, और फिर उन्हें क्षैतिज रूप से निर्माण ब्लॉकों जैसे कई चैनलों को बनाने के लिए क्षैतिज रूप से स्टैक करता है। नैनोसेट की प्रत्येक परत एक गेट से घिरी हुई है, जो न केवल जीएए की मजबूत नियंत्रण क्षमता को बरकरार रखती है, बल्कि चालकता और ड्राइव करंट में भी सुधार करती है।

क्या अधिक है, MBCFETS ™ की चैनल की चौड़ाई समायोज्य है, डिजाइन की जरूरतों के आधार पर प्रदर्शन और बिजली की खपत के बीच लचीले व्यापार-बंदों के लिए अनुमति देता है, जो कि Finfets के साथ संभव नहीं है।