CFET成下一代晶体管架构:英特尔、台积电、三星、IBM竞相验证

在平面晶体管让位于FinFET、FinFET又转向环绕栅极纳米片(gate-all-around nanosheet)之后,下一代晶体管架构正逐渐清晰:互补场效应晶体管(complementary FET,CFET)。该架构将n型和p型晶体管上下堆叠,以约一半的占位面积实现同等逻辑功能。目前,英特尔、台积电、三星和IBM Research均已拿出可工作的硅片来验证这一概念。

这份会议综述梳理了相关进展:从2023年12月IEDM上英特尔、三星和台积电首次在同一会议发布CFET数据,到2026年VLSI Symposium上,英特尔展示采用PowerVia背面供电、栅极间距为45nm的CFET反相器,三星则报告其器件在42nm栅极间距下具备三个纳米片沟道。四家机构中有三家采用单片集成(monolithic integration),而IBM的Nanostack路线图依赖顺序集成方案,通过键合分别制造的各层来规避热预算(thermal budget)限制。

每个团队仍面临艰难的工艺难题,从为埋入式底部晶体管制作接触,到堆叠沟道之间的刻蚀选择性(etch selectivity)。已发表的估算认为,CFET将在2030年代初进入量产逻辑工艺;但从器件概念到工作电路在接连举行的会议上亮相,已显示出在环绕栅极技术走到尽头后,先进逻辑将朝何处发展。

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