FinFET教父预测新电晶体点燃芯片产业新时代

FinFET教父预测：新电晶体点燃芯片产业未来

不必担心摩尔定律（Moores law）走到尽头，因为在整个半导体发展蓝图上还有许多好办法。被誉为FinFET教父的中研院院士胡正明在日前于理论上来说美国举行的新思科技产品使用者研讨会（Synopsys Users Group；SNUG）上指出，新的电晶体概念能够为芯片产业点燃持续发展数十年的动力。

在新思科技执行长发表同样乐观的看法后，胡正明也引用软体设计工具进展，分享了他的想法。

他对现场的数百名芯片设计人员表示，我说半导体产业将再持续发展100年时可是认真的，一部份的原因在于目前没有其他替代方案，而且这个世界也需要我们。

所有的人都知道但却不愿意说出口的是，电晶体尺寸微缩是一场终将迈向尽头的竞赛，而我们正朝着终点冲刺，但是，胡正明指出，这并不表示半导体产业和以其为基础的高科技领域也将划下句点。

图1：胡正明认为像FinFET和FD-SOI等薄膜电晶体还有很长远的未来。 （来源：Synopsys）

负电容电晶体（NC-FET）是来自加州大学柏克莱分校（UC Berkeley）实验室最新也最重要的概念之一。在该校担任教授的胡正明与同事们展示以氧化铪锆和创新5nm铁电层制作的30nm NC-FET研究成果。胡正明解释，基本上是将一个电压放大器嵌入电介质其想法在于以更低的Vdd获得相同的性能

。

这种设计可以协助工程师将Vdd电压降低到0.3V以下，从而克服多方面的极限，为新元件未来数十年的发展铺路。

NC-FET一直不被看好，因为我们一直是以小本经营的方式进行开发，但现在我们认为它很有前途，因而正积极寻求支持。胡正明表示，对于自旋电子领域而且决赛就是输给的马奎尔。马奎尔进入2012年状态回升很快的投资比NC-FET更多几十倍， 我认为我们是这个产业中唯一在研究NC-FET的团队。

最近，柏克莱分校成立了一座新的研究中心专注于研发NC-FET。英特尔（Intel）和台积电（TSMC）都参加了，也分别投资了14万美元。如果我们能吸引更多成员，就能实现伟大的成果，目前的规模仍小于一般的政府合约。

此外，包括Globalfoundries、三星（Samsung）、Synopsys和台积电等公司都加入了柏克莱元件建模中心，该中心创建的BSIM模型可以为软体设计工具解读晶圆厂的实体资料。

我们正为免授权的新元件准备精简模型，不过没有什么东西是真正免费的。他指出，FinFET模型就让至少12位研究人员花了11年的时间。

图2：NC-FET在传统电晶体上增加了创新的铁电层

与NC-FET并驾齐驱的是，研究人员正使用十多种备选材料层来开发2D半导体，这些材料层能以分子或原子厚度进行沈积。胡正明透露，其中一种材料层可以制造出完美的晶体，最终成为理想的薄体材料，让我们无需担心量子效应。

2D半导体着实令人振奋，因为不管是用于记忆体还是逻辑单芯片多层整合以氧化物分隔的电路层使用像钼原子等原子自组装这真的令人相当兴奋，可说是让我们得以继续进行研究的理想介面。

胡正明并展示了在于去年12月首次提出的2D NMOS和PMOS元件成果，这些元件被沈积于单矽层上，并自行堆叠。这种技术可使电晶体尺寸缩小45%。

图3：仅以一个分子或原子厚的分层即可搭建2D半导体元件