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一个梁孟松 让台积电的FinFET输给了三星

2015-09-18 10:32
魏丁小陆
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  FinFET 将半导体制程带入新境界

  MOSFET 的结构自发明以来,到现在已使用超过 40 年,当闸极长度缩小到 20 奈米以下的时候,遇到了许多问题,其中最麻烦的是当闸极长度愈小,源极和汲极的距离就愈近,闸极下方的氧化物也愈薄,电子有可能偷偷溜过去产生“漏电(Leakage)”;另外一个更麻烦的问题,原本电子是否能由源极流到汲极是由闸极电压来控制的,但是闸极长度愈小,则闸极与通道之间的接触面积(图一红色虚线区域)愈小,也就是闸极对通道的影响力愈小,要如何才能保持闸极对通道的影响力(接触面积)呢?

  因此美国加州大学伯克莱分校胡正明、Tsu-Jae King-Liu、Jeffrey Bokor 等三位教授发明了“鳍式场效电晶体(Fin Field Effect Transistor,FinFET)”,把原本 2D 构造的 MOSFET 改为 3D 的 FinFET,如图二所示,因为构造很像鱼鳍 ,因此称为“鳍式(Fin)”。

  由图中可以看出原本的源极和汲极拉高变成立体板状结构,让源极和汲极之间的通道变成板状,则闸极与通道之间的接触面积变大了(图二黄色的氧化物与下方接触的区域明显比图一红色虚线区域还大),这样一来即使闸极长度缩小到 20 奈米以下,仍然保留很大的接触面积,可以控制电子是否能由源极流到汲极,因此可以更妥善的控制电流,同时降低漏电和动态功率耗损,所谓动态功率耗损就是这个 FinFET 由状态 0 变 1 或由 1 变 0 时所消耗的电能,降低漏电和动态功率耗损就是可以更省电的意思啰!

  掌握 FinFET 技术,就是掌握市场竞争力

  简而言之,鳍式场效电晶体是闸极长度缩小到 20 奈米以下的关键,拥有这个技术的制程与专利,才能确保未来在半导体市场上的竞争力,这也是让许多国际大厂趋之若骛的主因。值得一提的是,这个技术的发明人胡正明教授,就是梁孟松的博士论文指导教授,换句话说,梁孟松是这个技术的核心人物之一,台积电没有重用梁孟松来研发这个技术,致使他跳糟到三星电子,让三星电子的 FinFET 制程技术在短短数年间突飞猛进甚至超越台积电,这才是未来台湾半导体晶圆代工产业最大的危机,虽然台积电控告梁孟松侵权与违反竞业禁止条款获得胜诉,但是内行人都知道这是赢了面子输了里子,科技公司的人事安排、升迁、管理如何才能留住人才,值得国内相关的科技厂商做为借镜。

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