게이트 올 어라운드 트랜지스터

목차

1. 🌟 시작하기
   • 1.1 트랜지스터란 무엇인가요?
   • 1.2 금속 산화물 반도체 필드 효과 트랜지스터(MOSFET)
2. 🌟 단순 채널 효과
   • 2.1 임계 전압
   • 2.2 서브 임계 누설
   • 2.3 DIBL(Drain-Induced Barrier Lowering)
3. 🌟 멀티게이트로의 전환
   • 3.1 피니펫(FinFET)
   • 3.2 게이트 올 어라운드(GAAFET)
4. 🌟 GAAFET의 제작 과정
   • 4.1 GAAFET 제조 과정
5. 🌟 이득
   • 5.1 저전력 소비
   • 5.2 속도 및 밀도 향상
6. 🌟 게이트 경쟁
   • 6.1 삼성의 GAAFET
   • 6.2 인텔의 RibbonFET
   • 6.3 TSMC의 N2
7. 🌟 결론

시작하기

1.1 트랜지스터란 무엇인가요?

트랜지스터는 단순히 말하면 스위치입니다. 이는 활성적으로 제어됩니다. 소스와 드레인이 있습니다. 이것들은 이온 빔을 사용하여 이온 주입을 통해 실리콘의 도핑 영역으로 제작됩니다. 이 과정을 이온 주입이라고합니다. 소스와 드레인 사이에는 게이트와 게이트 산화물이 있습니다. 이들은 채널 위에 놓여 있고 "용량 결합"이라는 현상을 통해 제어됩니다. 게이트가 특정 전압(임계 전압이라고 함)을 받으면 "켜짐" 또는 "열림" 상태가됩니다.

1.2 금속 산화물 반도체 필드 효과 트랜지스터(MOSFET)

많은 종류와 디자인의 트랜지스터가 다양한 트레이드오프를 가지고 있습니다. MOSFET 디자인은 가장 일반적이지만 다른 것들도 존재합니다. 예를 들어, 산업은 대부분 이중 교차점 트랜지스터를 사용합니다. 이들은 세 개의 영역 또는 교차점을 번갈아 도핑 된 실리콘 또는 게르마늄으로부터 명명됩니다. 집적 회로 또는 IC에서는 트랜지스터를 사용하여 로직 게이트 및 기타 블록을 설계합니다. 예를 들어, IC의 내장 메모리로 작동하는 SRAM은 다양한 수의 트랜지스터로 구성됩니다.

단순 채널 효과

2.1 임계 전압

이상적인 상황에서 트랜지스터는 즉시 전환됩니다. 그리고 해당 트랜지스터 게이트가 닫혔을 때에는 그 안으로 전류가 흐르지 않습니다. 그리고 게이트가 열리면 흐름을 지연시키는 저항이 없습니다. 그러나 우리의 세상은 완벽하지 않습니다. 트랜지스터 채널의 길이를 줄인 지 몇 십 년 후에 우리는 단순한 채널 효과를 겪기 시작했습니다.

2.2 서브 임계 누설

서브 임계 누설은 게이트의 전압이 임계 전압 아래로 내려가면 소스와 드레인 사이의 전류가 깔끔하게 차단되지 않고 남아있는 전류입니다. 임계 전압이 낮을수록 서브 임계 누설이 더 커집니다.

2.3 DIBL(Drain-Induced Barrier Lowering)

DIBL은 소스와 드레인이 서로 너무 가까워져서 소스의 전자가 토끼처럼 게이트 아래로 뚫고 들어갈 수 있을 때 발생합니다. 이로 인해 작은 기생 전류가 흐르게되어 트랜지스터가 "대기" 상태일 때도 전력을 사용합니다. 이러한 두 가지 단순 채널 효과를 수십 억 개의 트랜지스터에 곱하면 심각한 전력 소비 문제가 발생합니다.

(중략)