國研院推多重鰭高鰭式場效電晶體，拚5年內量產

精實新聞 2013-12-03 12:57:03 記者 王彤勻 報導

20131203_119_0.jpg -->國研院奈米元件實驗室國研院奈米元件實驗室今(3日)召開記者會，宣布研發出「多重鰭高的鰭式場效電晶體」製程技術(見附圖)，相較於「鰭式場效電晶體」(FinFET)架構，可降低約20%的製造成本，且在晶片設計上更具彈性。國研院目前預期，多重鰭高鰭式場效電晶體，可望在5年內協助業界進入量產。

所謂「鰭式場效電晶體」(FinFET)因其形狀有如魚鰭而得名，由於其以立體結構取代傳統電晶體的平面結構，不但縮小了電晶體在晶片上所占面積，也降低電晶體消耗的電力，因而提高了晶片上可容納的電子元件密度。然而目前全世界晶片上所使用的鰭式電晶體，均是單一鰭高的電晶體。

國研院奈米元件實驗室製程服務組組長陳旻政說明，半導體積體電路的製造，可說是一場尺寸微縮與效能提升的競賽，而以目前半導體元件最先進的製程技術，約可在1平方公分的矽晶片上，容納約1億顆電晶體。不過，國研院奈米元件實驗室領先全球率先開發出的「多重鰭高的鰭式場效電晶體」製程技術，可讓晶片設計更具彈性，並在同樣面積上增加約2千萬顆電晶體，相當可降低整體製造成本2成，可望大幅提升國內半導體廠商的國際競爭力。

他表示，摩爾定律(Moore’s Law)就是一場與時間的賽跑，隨著製程不斷微縮，單顆IC上可容納的電晶體個數，約以每18個月~兩年的週期倍增。而以英特爾在今年6月推出的最新微處理器i5而言，一顆IC即容納高達14億個電晶體，相當驚人。然而，摩爾定律在製程微縮的過程中，無論是電晶體的電場或電流控制能力都遭遇不少挑戰，因此後來半導體業者從「形狀」著手，所謂「非平面結構」的鰭式電晶體才應運而生，比方英特爾的14奈米、台積電(2330)的16奈米，均採FinFET製程。

陳旻政指出，「鰭式場效電晶體」相較於傳統場效電晶體的平面結構，其閘門做成類似魚鰭的叉狀3D架構，可於電路的左、右、上三側控制電路的接通與斷開。而國研院所研發出的多重鰭高鰭式場效電晶體，其不同鰭高的設計理念，可讓大小不同的電流擁有各自適合的頻道高度，據以設計的積體電路因此得以進一步縮小晶片面積。

他形容，可以將傳統場效電晶體、單一鰭高鰭式場效電晶體、多重鰭高鰭式場效電晶體，分別比喻為平房、高樓層單一面積房屋、以及高樓層卻擁有不同建築格局的房屋。在有限的晶片面積上，多重鰭高鰭式場效電晶體可讓不同大小的電流「各住適合的房型」，達到晶片空間利用的最佳化。

陳旻政指出，多重鰭高的鰭式場效電晶體相較於「鰭式場效電晶體」架構，可降低約20%的製造成本，並省電約20%。而此項研究成果也於今年年中在日本京都所舉辦的2013年超大型積體電路技術及電路國際會議中備受矚目，並獲得知名半導體雜誌IEEE Spectrum的報導。

值得注意的是，回顧半導體產業發展歷程，1999年現任中研院院士的胡正明(為F-敦泰(5280)董事長胡正大的胞兄)研究團隊首創鰭式場效電晶體，而如今國研院研發出多重鰭高鰭式場效電晶體，胡正明同樣是研究團隊的一員。