三星晶圓廠將成為第一家在即將到來的3nm工藝中使用類似全柵場效應(yīng)晶體管（GAAFET）結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體制造商。雖然該節(jié)點(diǎn)尚未準(zhǔn)備就緒，但在IEEE國際固態(tài)電路會議（ISSCC）上，三星晶圓廠的工程師分享了有關(guān)即將推出的3 nm GAE MBCFET（multi-bridge channel FET）制造技術(shù)的一些細(xì)節(jié)。

　　據(jù)介紹，有兩種類型的GAAFET：典型的GAAFET，這被稱為具有“薄”鰭的納米線。以及MBCFET，稱為具有“厚”鰭的納米片。在兩種情況下，柵極材料在所有側(cè)面上都圍繞溝道區(qū)。納米線和納米片的實(shí)際實(shí)現(xiàn)方式在很大程度上取決于設(shè)計，因此，一般而言，許多行業(yè)觀察家用術(shù)語GAAFET來描述兩者。但是以前它們被稱為環(huán)繞柵晶體管（surrounding-gate transistors ：SGT）。值得一提的是，MBCFET是 三星的 商標(biāo)。

　　（圖片來源：三星）

　　1988年，全球首次展示了GAAFET，因此該技術(shù)的關(guān)鍵優(yōu)勢眾所周知。這種晶體管的結(jié)構(gòu)使得設(shè)計人員可以通過調(diào)節(jié)晶體管通道的寬度（也稱為有效寬度或Weff）來精確地對其進(jìn)行調(diào)諧，以實(shí)現(xiàn)高性能或低功耗。較寬的薄片（sheets）可以在更高的功率下實(shí)現(xiàn)更高的性能，而較薄/較窄的薄片可以降低功耗和性能。為了對FinFET做類似的事情，工程師必須使用額外的鰭來改善性能。但是在這種情況下，晶體管溝道的“寬度”只能增加一倍或兩倍，這并不是很精確，有時效率很低。另外，由于不同的晶體管可以用于不同的目的，因此通過調(diào)整GAAFET可以提高晶體管的密度。

　?。▓D片來源：三星）

　　早在2019年，三星推出的的3GAE工藝設(shè)計套件版本0.1就包括四種不同的納米片寬度，以為早期采用者提供一定的靈活性，盡管目前尚不清楚該公司是否增加了寬度以提供額外的靈活性。但是三星表示，總的來說，與7LPP技術(shù)相比，其3GAE節(jié)點(diǎn)將使性能提高30％（在相同的功率和復(fù)雜度下），功耗降低50％（在相同的時鐘和復(fù)雜度下），并且晶體管密度提高了80％（包括邏輯和SRAM晶體管的混合）。

　?。▓D片來源：三星）

　　三星的3GAE（其第一代MBCFET技術(shù)）將于2022年推出。雖然三星目前尚未披露其所有特性。但該公司在ISSCC上討論了如何使用新型晶體管來提高SRAM性能和可擴(kuò)展性。

　　近年來，SRAM的可擴(kuò)展性一直落后于邏輯的可擴(kuò)展性。同時，現(xiàn)代片上系統(tǒng)將SRAM的負(fù)載用于各種高速緩存，因此提高其可伸縮性是一項至關(guān)重要的任務(wù)。

　?。▓D片來源：三星）

　　據(jù)《EE Times》亞洲報道，三星代工廠在ISSCC上介紹了其256Mb MBCFET SRAM芯片，該芯片的尺寸為56mm2  。這意味著盡管該公司尚未推出其首款3GAE邏輯芯片，但顯然該技術(shù)適用于SRAM。

　　SRAM是一個六晶體管存儲單元：兩個傳輸門（pass gates），兩個上拉和兩個下拉。在FinFET設(shè)計中，SRAM單元將使用具有相同溝道寬度的相同晶體管。借助MBCFET，三星可以調(diào)整溝道寬度，因此提出了兩種方案：在一種情況下，三星將溝道更寬的晶體管用于傳輸門和下拉電路，而在另一種情況下，三星將使用具有較寬溝道的晶體管用于傳輸門和晶體管。

　　至于較窄的下拉通道。三星通過IEEE Spectrum稱，通過將具有更寬溝道的晶體管用于傳輸門，并將具有較窄通道的晶體管用于上拉，與常規(guī)的SRAM單元相比，三星設(shè)法將寫入電壓降低了230 mV  。