見大家對電子界都有咁興趣,就講少少依家電子界已經好多人用,但香港中國冇咩人知ga技術比大家聽啦,呢一樣野係定香港幾間大學ee都冇教,但台灣ga大學電機電子系已經係課程入邊好幾年,叫樣野就係叫FinFET
FET ga全名就係「場效電晶體(Field Effect Transistor,FET)」,先從大家較耳熟能詳ga「MOS」黎說明。MOSga全名係「金屬-氧化物-半導體場效電晶體(Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor,MOSFET)」, 構造如圖1所示,左邊灰色ga區域(矽)叫做「源極(Source)」,右邊灰色ga區域(矽)叫做「汲極(Drain)」,中間有塊金屬(紅色)突出黎叫做「閘極(Gate)」,閘極下方有一層厚度好薄ga氧化物(黄色),因為中間由上而下依序為金屬(Metal)、氧化物(Oxide)、半導體(Semiconductor),因此稱之為「MOS」。
MOSFET ga工作原理好簡單,電子由左邊的源極流入,經過閘極下方的電子通道,由右邊a汲極流出,中間ga閘極則可以決定是否讓電子由下方通過,有點似係水龍頭ga開關一樣,因此稱為「閘」;電子係由源極流入,就係電子ga來源,因此稱為「源」;電子係由汲極流出,看看說文解字裡ga介紹:汲者,引水於井也,也就是由這裡取出電子,因此稱為「汲」。
MOSFET 係目前半導體產業最常使用ga一種場效電晶體(FET),科學家將它製作在矽晶圓上,係數位訊號ga最小單位,我們可以想像一個 MOSFET 代表一個 0 或一個 1,就係電腦裡的一個「位元(bit)」。電腦係以 0 與 1 兩種數位訊號來運算;我們可以想像在矽晶片上有數十億個 MOSFET,就代表數十億個 0 與 1,再用金屬導線將這數十億個 MOSFET ga源極、汲極、閘極連結起來,電子訊號在這數十億個 0 與 1 之間流通就可以交互運算,最後得到使用者想要ga加、減、乘、除運算結果,呢個就係電腦的基本工作原理。晶圓廠像台積電、聯電,就是係矽晶圓上製作數十億個 MOSFET 的工廠。
MOSFET ga結構自發明以來,到現在已使用超過 40 年,當閘極長度縮小到 20 奈米以下ga時候,遇到了許多問題,其中最麻煩ga係當閘極長度愈小,源極和汲極ga距離就愈近,閘極下方的氧化物也愈薄,電子有可能偷偷流過去產生「漏電(Leakage)」;另外一個更麻煩ga問題,原本電子是否能由源極流到汲極係由閘極電壓來控制,但係閘極長度愈小,則閘極與下方通道之間ga接觸面積(圖一紅色虛線區域)愈小,je係閘極對通道的影響力愈小
因此美國加州大學伯克萊分校胡正明、Tsu-Jae King-Liu、Jeffrey Bokor 等三位教授發明了「鰭式場效電晶體(Fin Field Effect Transistor,FinFET)」,把原本 2D 構造ga MOSFET 改為 3D ga FinFET,如圖2所示,因為構造好似魚鰭 ,因此稱為「鰭式(Fin)」
由圖中可以看出原本ga源極和汲極拉高變成立體板狀結構,令到源極和汲極之間ga通道變成板狀,則閘極與通道之間ga接觸面積變大了(圖二黃色的氧化物與下方接觸的區域明顯比圖一紅色虛線區域還大),這樣一來即使閘極長度縮小到 20 奈米以下,仍然保留很大的接觸面積,可以控制電子是否能由源極流到汲極,因此可以更妥善咁控制電流,同時降低漏電和動態功率耗損,所謂動態功率耗損就是這個 FinFET 由狀態關變開(0變1)或開變關(1變0)所消耗的電能,降低漏電和動態功率耗損就係可以更省電
大家依家用緊部iphone,已經用緊呢種技術,但我諗香港應該冇咩人知,更冇話做到,但外邊世界已經係常事,鰭式場效電晶體係閘極長度縮小到 20 奈米以下ga關鍵,擁有呢個技術ga製程與專利,先可以確保未來在半導體市場上ga競爭力,但係台積電冇重用梁孟松黎研發呢個技術,令他跳糟到三星電子,令三星電子ga FinFET 製程技術係短短幾年間突飛猛進甚至超越台積電.