隨著制程工藝不斷接近物理極限 雖然芯片行業還在努力跟上摩爾定律 但除了制程工藝放緩之外 架構設計同樣至關重要。得益于從平面型晶體管到鰭式場效應管的過渡 芯片性能在過去10年的提升還能勉強跟上摩爾定律。

從2012年發布第一代22nm制程工藝開始 鰭式場效應管（FinFET）晶體管結構在半導體上已經使用接近9年時間 FinFET晶體管還將在未來幾年繼續扮演重要的角色。業界看好下一代環繞柵極晶體管（GAAFET）在3nm及更先進制程上的應用 但使用全新的晶體管構型的代價非常巨大。

外媒指出 盡管臺積電和三星兩大晶圓代工廠在7nm或5nm工藝節點上提供龐大的產能 但臺積電（TSMC）、三星（SANSUNG）和英特爾（Intel）正在努力攻克基于環繞柵極晶體管（GAA）技術的3nm和2nm工藝節點。

據了解 GAAFET可以帶來更好的可擴展性、更快的開關時間、更優的驅動電流以及更低的泄露。只是工藝成熟的FinFET依然是半導體廠商關注的核心 包括臺積電暫緩在5nm工藝上使用GAAFET 仍使用FinFET晶體管。但在臺積電2020年研討會上 其宣稱N3技術可在提升50%性能的同時降低30%功耗 工藝密度是N5的1.7倍。

早前消息稱 臺積電計劃在2024年前做好量產2nm制程的量產 前提是將借助久經考驗的、更可預測的工藝節點 臺積電有充足時間去檢驗GAA-FET在2nm節點下的應用前景。Semiconductor Engineering稱三星和英特爾也在努力實現從3nm到2nm工藝節點的過渡 三星有望在2022年底前完成。TechSpot指出 GAAFET有諸多類型 目前已知的是三星將采用基于納米片的多橋溝道場效應晶體管（簡稱MBC-FET）的方案。

三星的MBC-FET可視作FinFET的側面翻轉 特點是將柵極包括于襯底上生長的納米硅片 而英特爾披露將于2025年采用基于“納米絲帶”（nanoribbons）的類似方案。在接替鮑勃·斯旺（Bob Swan）的新任CEO帕特·基辛格（Pat Gelsinger）的帶領下 英特爾或許能夠加速向新工藝的轉進。

此外 在FinFET和GAAFET攜手并進的同時 芯片制造商還可能動用鍺（Ge）、銻化鎵（GaSb）、砷化銦（AsIn）等具有高遷移率特性的半導體材料。 責任編輯:tzh