Forksheet：性能和面积的改进

IMEC的研究人员最近使用TCAD仿真来量化Forksheet架构的预期PPA潜力。所研究的器件针对IMEC的2nm技术节点，采用42nm的接触栅节距和16nm的金属间距的5T标准单元库。拟议的设计包括一些微缩助推器，例如埋入式电源轨和环绕接触。

与Nanosheet器件相比，已计算出10％的速度增益（恒定功率）和24％的功率减小（恒定速度）。这种性能提升的部分原因是由于栅极－漏极重叠较小而导致的（寄生）Miller电容减小。可用空间还可以用于增加sheet宽度，从而提高驱动电流。最后，可以利用从n到p的间距减小将轨道高度从5T缩小到4．3T，从而使单元面积减小20％。在SRAM设计中，仿真结果表明，在8nm 的pn间距下，单元面积的微缩比例和性能提高了30％。

SRAM半单元的版图，用于a）FinFET，b）GAA Nanosheet和c）Forksheet。由于pn间距不受栅极扩展（GE），栅极切割（GC）或dummy fin gate tuck（DFGT）的影响，因此Forksheet可以提供高达30％的位单元高度微缩比例。

在从平面到FinFET以及垂直堆叠的Nanosheet的自然进化中，可以将Forksheet视为下一版本。以上特性证明了其作为2nm技术节点的最终逻辑“通用” CMOS器件的潜力。在进一步的研究中，需要解决将这些器件完全投入生产的工艺挑战。

CFET：通往3T逻辑标准单元的道路

小于5T时，单元高度的进一步降低主要受到可布线性问题的限制，而且这个问题应在逻辑区块级别进行评估。为了优化可布线性，我们将进入CFET时代，进一步推动了摩尔定律的发展。

CFET的概念在于将nFET“折叠”在pFET之上，这样就充分利用了器件3D微缩的潜力。

由于具有堆叠特性，CFET拥有2个局部互连层，这为内部单元布线和减小单元面积提供了更大的自由度。单元之间的可布线性也可以大大改善。

CFET架构具有2个局部互连层以及pn 堆叠CMOS基本结构。

初步评估表明，基于FinFET的4T CFET可以对标甚至超过5T“标准” FinFET器件的标准单元功率性能指标。它还可以提供面积缩小25％的标准单元和SRAM单元。基于Nanosheet的CFET可以提供额外的性能提升，并且对于缩小到3T逻辑标准单元来说是必需的。

结论

在本文中，IMEC提出了一条通往2nm及以下技术节点的最终规模化逻辑器件的演进路径。在今天的主流FinFET之后出现了Nanosheet器件，该器件提供了出色的沟道控制功能，同时又增加了有限的工艺复杂性。当配合定标助推器时，具有5T轨道高度的标准单元将触手可及。下一步，Forksheet可能会进场，由于减小了n到p的间距，因此提供了通往4．3T单元的可能性。相关工艺仿真证实了其在2nm技术节点上的潜力。CFET作为最紧凑的CMOS结构，为实现3T逻辑标准单元带来了希望。

从FinFET到Nanosheet，Forksheet再到CFET。