什么是GAA FET（环绕栅极场效应晶体管）？

 

美国计划禁止用于Gate-all-around GAA新技术制造芯片所必需的EDA软件出口到中国大陆，GAA（环绕栅极）是GAA FET，那么，什么是GAA FET（环绕栅极场效应晶体管）？

数字芯片最基本单元是MOSFET，其工艺发展到7nm、3nm、2nm，这个半导体工艺尺寸是MOSFET栅极（沟槽）宽度。早期MOSFET使用平面结构，沟槽宽度越小，漏极到源极距离越小，载流子流动跨越沟道导通时间减小，工作频率越高；同时，沟道完全开通所加栅极电压越低，开关损耗越低；而且，沟道导通电阻降低，导通损耗也降低。

但是，工艺尺寸越低，短沟道效应越明显。短沟道效应就是晶胞单元漏极到源极间距不断减小，栅极下部接触面积越来越小，栅极难以耗尽沟道载流子，其对沟道控制力不断减弱；因此，器件处于截止状态时漏电流会急剧增加，恶化其性能，静态功耗增加。

图1：平面MOSFET结构

如果采用立体结构，增加栅极和沟道接触面积，如新的FinFET鳍型三维结构，就是将栅极包裹三个侧面沟道，就可以解决上述问题，如图2所示。

图2  FinFET鳍型结构

为了进一步提高栅极对沟道控制能力，缩小单元尺寸，降低电压，GAA栅极环绕结构被开发出来，如图3所示。

图3  栅极环绕结构

GAA栅极环绕晶体管结构的栅极在垂直方向被分成几个条带RibbonFET，在其沟道区域，大幅增强对载流子控制，从而实现更好性能，同时也更容易优化工艺。

审核编辑：刘清