FinFET和FD SOI的比较?
SOI和FinFET的优劣对比早就有人写过了,我这随便贴一篇:http://www.soiconsortium.org/pdf/Comparison%20study%20of%20FinFETs%20-%20SOI%20versus%20Bulk.pdf不看文字只看表格和数据还算客观。如果要概括总结一下FinFET和SOI的最大差别,个人觉得FinFET本质上更像是Bulk的延伸,通过Fin或是叫做Tri-Gate的形式让同等尺寸下相比Bulk有了更大的Effective Gate Area,这样加强了对沟道的控制,而FDSOI则偏重结构上的变化。用汽车发动机作个可能不恰当的比喻的话,FinFET像是通过某种方法拓展了排量的自然吸气发动机而SOI有点涡轮增压的意思。不同的实现方法试图达到同一件事:使栅极对沟道拥有更好的控制。至于工艺上,SOI基片更贵,可是FinFET要把栅“堆”起来,似乎综合算下来SOI更划算,至于Intel为什么用FinFET也许只有他们的高层才能说清楚,可是以Intel为首的FinFET阵营和FD SOI阵营曾经也打过很多口水仗,不知是不是也有商业的因素。个人更看好SOI,就数字电路而言FD SOI相对于FinFET对Random Dopant Fluctuation更低的敏感性而带来的良率提升这一条就足够了。
■网友
Global Foundry宣布放弃7nmFinFET的研发,转而重点研发他们相对成熟的28nm和22nm的FD-SOI工艺的开发。
在这里科普一下FinFET和FD-SOI的对比。
首先明确一点,FinFET和FD-SOI的存在,其实都是为了解决一个问题:晶体管尺寸做小之后,沟道的关断变得困难。
FinFET发明人胡正明教授曾经把晶体管的沟道比作一条水管,栅极电压就像一个石头,压住水管,截断水流。然而当晶体管尺寸不断变小,就像水管的长度不断变短,常规的方法很难将水管的水流完全阻断,因此我们需要新的晶体管设计,提高对沟道的控制能力。而者就是FinFET和FD-SOI存在的意义。
比较一下两种设计的优缺点:
先说FinFET:目前市面上常用的CPU全部采用FinFET的工艺制备,FinFET是半导体工艺里驱动电流参数最佳的选择,代表了“速度”。所有对速度有要求的芯片都会采用FinFET工艺。另外一个FinFET的优点是,它是“赢家”的选择,前三大的半导体制造商(Intel、三星、台积电)均采用FinFET工艺,带动了整个FinFET的生态蓬勃发展。FinFET所谓的“缺点”也很明显,就是工艺成本太高,性价比不是很好。对于高性能运算,FinFET无疑是最佳选择。
再说FD-SOI:也称为“绝缘体上硅”,它还是一个平面的半导体工艺,Back Gate带来的对沟道强控制,全耗尽减小了寄生电容效应,工作电压低,可靠性高。因此对IoT和模拟/射频芯片的支持有先天的优势。另一个明显优势是Mask数更少,成本相对更低。综上所述,FD-SOI技术在物联网、车载电子、通信等对可靠性和低功耗要求更高的领域,有很大的发展潜力。
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■网友
FD-SOI比finfet更适合做模拟(FD-SOI可以调衬偏,finfet优势是高速数字电路),因此做大规模混合电路FD-SOI比finfet设计周期要短一些。据说(注意是据说)是因为法国人不肯卖FD-SOI铜层厚度处理的专利,英特尔才不用的。不过FD-SOI贵,是硬伤。
■网友
遇到这问题,搜到这个话题,上没有特别好的答案,Google一下可以找到好几个很好的科普文。百度搜出来的完全不知所云。。
A Review Paper on CMOS, SOI and FinFET Technology个人粗浅总结:
FinFET是结构性变化(通俗来说的2D-\u0026gt;3D, Planar结构到Fin结构)。思路是在立体空间上构建Gate control,三维空间上对沟道做电压控制可以更均匀,控制面积更大,载流子密度更均匀。相比二维沟道控制,空间上自然更小。这是降低feature size (俗称最小线宽)的主要原因。FD-SOI还是2D planar结构,但是使用了不同的Wafer(Wafer不再是以前的纯硅Wafer,而是类似三明治的结构,在Wafer上做绝缘层(二氧化硅比硅能提供天然的绝缘屏障)。FD-SOI和FINFET相比,并不是在沟道控制上想办法,而是在降低漏电流处着手。绝缘层的存在,也帮助降低了feature size。但是再进一步就比不上Finfet了。FD-SOI也因此需要不同的Wafer,wafer价格会上去,但是之后的制造流程基本不变。两者性能上的区别各有千秋,相比来说FD-SOI主要打的还是性价比。但因为整体上是稍晚的后来者,这个是劣势,虽然价格上有优势但是只是暂时的优势,一旦FINFET生态形成,价格就会急速下降。所谓赢者通吃,参考摩尔定律。长远看,个人不看好FD-SOI。
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