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什么是FinFET ?

新思科技 编辑部

2023年1月9日 / 阅读时间 3 分钟

定义

鳍式场效应晶体管(FinFET )是一种场效应晶体管(场效应晶体管 ),其结构并非完全平面,而是具有一个薄的垂直鳍片。 栅极完全“包裹”了源极与漏极之间形成的沟道的三面。栅极与沟道之间形成的更大表面积,使得对电学状态的控制更加精准,并能降低漏电 ,相比平面场效应晶体管(FET)具有显著优势。采用FinFET技术,可实现对沟道的静电控制大幅提升,从而获得比平面场效应晶体管更优异的电学特性。

FinFET是现代纳米电子半导体器件制造的基础。采用FinFET技术的微芯片于2010年代前半期实现商业化,并成为14纳米、10纳米和7纳米工艺节点的主流栅极设计。通常,单个FinFET 晶体管包含多个鳍片,这些鳍片并排排列且均由同一栅极覆盖,在电路中作为整体工作,从而提高驱动强度和性能。

FinFET 图1 | 新思科技

图1:平面图场效应晶体管

FinFET 图2 | 新思科技

图2: FinFET

FinFET 面临哪些设计挑战?

诸如FinFET 等高级几何节点带来了重大的设计和制造挑战,这些挑战影响着某些实现工具。特别是,复杂的光刻 多图案化要求涉及:

  • 支持规则的布局 和布线 ,以确保能够正确、高效地为蒙版上色
  • 在整个设计流程中采用“设计中物理验证 ”方法,以减少耗时且结果不确定的迭代
  • 精确的更高级别的提取和时序分析,以允许制造中的变异

先进的几何节点将使设计能够在多吉赫兹级以上的运行频率下工作。为了实现这一目标,在整个设计流程中,应借助具有高度可预测性的工具来处理改进的建模、指导和分析工作。下一代设计在规模和性能方面的要求,需要更高的处理能力、增强的多核处理以加快运行速度,以及一个集成的设计环境,以最大限度地提高设计生产力 。 新思科技’ 这款经过代工厂 认证的综合性先进几何解决方案具备以下功能,有助于设计更快推向市场:​

  • 早期RTL设计探索与模块可行性分析​
  • 从综合到布局布线的物理指导​
  • 满足先进混合信号需求的数字与定制协同设计​
  • In-Design物理验证 ,具备自动检测和修复复杂设计规则的功能​
  • 与实现工具紧密集成的参数提取 和签核功能​
  • 出自签核分析的物理 ECO 指导和漏电收复功能

SoC 设计的新思科技在 FinFET 系统级芯片(SoC)设计中的优势

要充分发挥FinFET的电学特性,就必须应对复杂的多重光刻工艺带来的挑战光刻 。为此, 新思科技 提供业界范围最广、经硅验证且支持FinFET的EDA解决方案,涵盖工艺开发 、SPICE 设计实现以及IP模块。采用该方案的其他优势 新思科技 进行FinFET 设计的其他优势包括:​

  • 我们早先与代工厂和学术界合作,针对最新型号的开发 、工艺开发 以及认证工作​
  • 针对20纳米平面工艺以及16/14纳米及以下FinFET 制造规则所带来的新挑战(如双重图案化及3D晶体管)而推出的综合解决方案,该规则涉及3DIC集成​
  • 对现有方法的影响极小,采用过程透明,有助于顺利过渡到先进的工艺技术​
  • 用于集成电路设计、实现和签核的完整代工厂 认证解决方案,助力首次流片即成功

如何实现FinFET 设计的批量生产

新思科技 在提供针对最先进工艺节点的领先的 解决方案方面拥有久经考验的业绩。通过与IDM厂商、代工厂及学术界合作, 新思科技 提供业内最全面、最有效的FinFET 解决方案。全球大部分FinFET 器件均采用新思科技的TCAD 工具进行设计; 新思科技 拥有最广泛的 经硅验证的IP FinFET ;且超过90%的领先的 量产SoC均采用新思科技 设计系列进行设计。

新思科技“ Compiler ”可视化辅助定制布局解决方案专为快速实施而优化,可将完成FinFET 定制设计任务所需的时间从数天缩短至数小时。

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