Kanavatransistori

Wikipediasta
Siirry navigaatioon Siirry hakuun
Poikkileikkauskuva kanavatransistorista: lähde (source), nielu (drain), hila (gate), hilaoksidi (gate oxide), ja runko (body).
Kanavatransistori
Erilaisia FinFET-rakenteita.
Erilaisia monihilaisia rakenteita ("3D-transistori").

Kanavatransistori eli FET (engl. field effect transistor, kenttävaikutustransistori[1]) on transistori, jossa varauksenkuljettajien liikettä ohjataan puolijohdekanavassa vaikuttavan sähkökentän avulla.[2]

Historia

[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

Kanavatransistorin saivat ensimmäisenä toimimaan John Atalla ja Dawon Kahng vuonna 1959.[3] Ratkaisun mukaan se sai nimen MOSFET.[3]

Digh Hisamoto kehitti tekniikkaa Delta Mosfetiin ja evämäisen pinnan käyttöön.[4][5] Chenming Hu on saanut IEEE:n tunnustuksen työstään kolmiulotteisen FinFET-transistorin kehittämisessä 1990-luvulla.[6]

Monikanavaiset transistorit ovat yleistyneet yhtenä teknologiana alle 32 nanometrin valmistusprosesseissa. Useat valmistajat mainitsevat käyttävänsä FinFET-teknologiaa suorittimissaan.

Vuonna 1988 Toshiballe työskentelevä ryhmä julkaisi kehittämänsä SGT-transistorin, jolla mikropiirien koko pienenisi.[7] Toshiban esittelemää SGT-transistoria (Surrounding Gate Transistor) on sanottu ensimmäiseksi GAAFET-transistoriksi.[8] IBM on esitellyt vuonna 2017 ensimmäisenä viiden nanometrin GAAFET-tekniikkaa.[9] Samsung kutsuu GAAFET-tekniikkaan perustuvaa versiotaan MBCFETiksi, jota se suunnittelee käyttävänsä kolmesta nanometristä eteenpäin.[10] MBCFET on Samsungin rekisteröimä tavaramerkki tekniikalle[11] ja Intel käyttää RibbonFET-nimitystä.[12]

CFET (complementary FET) on 2,5 nanometristä eteenpäin käytettävä tekniikka.[13]

Tekniikka

[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

On olemassa suuri joukko eri tyyppisiä FET-komponentteja. Dopingprofiilin mukaan FETit jakautuvat n-tyyppisiin ja p-tyyppisiin. Rakenteeltaan kaksi tärkeintä päätyyppiä ovat MOSFET (metallioksidi-puolijohdekanavatransistori eli eristehilatransistori) ja JFET (liitoskanavatransistori). MOSFETit jaetaan toimintaperiaatteeltaan avaustyyppisiin[14] ja tyhjennystyyppisiin[15].

FETeillä on yleensä kolme tai neljä liitosjohtoa: lähde-, nielu-, hila- ja substraattiliitosjohdot.[16][17][18] Substraattielektrodi on vain MOSFETillä.

FinFET-transistorilla lähde on sijoitettu pystyyn, joka oli merkittävä muutos vuosikymmeniä käytetystä tasotransistorista. FinFETissä hila ja lähde ovat pystyssä, jolloin hila on lähteen kolmella sivulla (kahdella vierustalla ja yläpuolella). Tekniikalla transistori toimii alhaisemmalla jännitteellä ja pienemmällä virran vuotamisella. FinFETin ja GAAFETin sanotaan olevan 3D-transistoreja (erona tasomaiseen 2D-transistoriin).[19]

GAA (gate-all-around) on tekniikka, jossa hila on kanavan neljän sivun ympärillä. Tekniikkaan viitataan nanojohtimien käytöllä.[20] GAAFETillä on parempi suorituskyky kuin aiemmilla FET-ratkaisuilla, mutta suunnittelu ja valmistus on monimutkaisempaa ja kalliimpaa.[21][8] Valmistuksessa käytetään vaihtelevia kerroksia, jotka muodostavat perustan nanojohtimille ja nanolevyille.[8]

CFET (complementary FET) on GAA-tekniikan monimutkaisempi tekniikka, jossa pinotaan nFET- ja pFET-johtimia päällekkäin. Perinteisemmässä GAA-tekniikassa on useita p-tyypin johtimia pinottuna päällekkäin.[13]

Katso myös

[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

Lähteet

[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]
  • Silvonen, Kimmo: Sähkötekniikka ja elektroniikka. Helsinki: Otatieto, 2003. ISBN 951-672-335-7

Viitteet

[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]
  1. ↑ https://www.tiede.fi/artikkeli/jutut/artikkelit/transistori_60_v_maailma_mullistui_puolivahingossa
  2. ↑ IEC 60050 - International Electrotechnical Vocabulary - Details for IEV number 521-04-52: "field-effect transistor" www.electropedia.org. Viitattu 25.3.2022.
  3. ↑ a b 1960: Metal Oxide Semiconductor (MOS) Transistor Demonstrated Computer History Museum. Viitattu 16.8.2017. (englanniksi)
  4. ↑ Digh Hisamoto ethw.org. Viitattu 6.11.2021. (englanniksi)
  5. ↑ Tsu‐Jae King Liu: FinFET History, Fundamentals and Future (PDF) people.eecs.berkeley.edu. 11.6.2012. Viitattu 6.11.2021. (englanniksi)
  6. ↑ IEEE Medal of Honor Goes to Transistor Pioneer Chenming Hu The Life Fellow brought transistors into the third dimension spectrum.ieee.org. 3.3.2020. Viitattu 22.10.2021. (englanniksi)
  7. ↑ High performance CMOS surrounding gate transistor (SGT) for ultra high density LSIs ieeexplore.ieee.org. joulukuu 1988. doi:10.1109/IEDM.1988.32796 Viitattu 8.5.2023. (englanniksi)
  8. ↑ a b c Kamaldeep Singh: Gate-All-Around (GAA) FET – Going Beyond The 3 Nanometer Mark copperpodip.com. 15.9.2021. Viitattu 8.5.2023. (englanniksi)
  9. ↑ IBM unveils world’s first 5nm chip Ars Technica. Viitattu 7.6.2017.
  10. ↑ Where are my GAA-FETs? TSMC to Stay with FinFET for 3nm anandtech.com. 26.8.2020. Viitattu 26.3.2021. (englanniksi) 
  11. ↑ MBCFET - Trademark Details trademarks.justia.com. Viitattu 8.5.2023. (englanniksi)
  12. ↑ Jake Hertz: Scaling Down: Intel Boasts RibbonFET and PowerVia as Next IC Design Solution allaboutcircuits.com. 30.7.2021. Viitattu 8.5.2023. (englanniksi)
  13. ↑ a b Complementary FET (CFET) semiengineering.com. Viitattu 8.5.2023. (englanniksi)
  14. ↑ IEC 60050 - International Electrotechnical Vocabulary - Details for IEV number 521-04-59: "enhancement type field-effect transistor" www.electropedia.org. Viitattu 25.3.2022.
  15. ↑ IEC 60050 - International Electrotechnical Vocabulary - Details for IEV number 521-04-58: "depletion type field-effect transistor" www.electropedia.org. Viitattu 25.3.2022.
  16. ↑ IEC 60050 - International Electrotechnical Vocabulary - Details for IEV number 521-07-07: "source (of a field-effect transistor)" www.electropedia.org. Viitattu 25.3.2022.
  17. ↑ IEC 60050 - International Electrotechnical Vocabulary - Details for IEV number 521-07-08: "drain (of a field-effect transistor)" www.electropedia.org. Viitattu 25.3.2022.
  18. ↑ IEC 60050 - International Electrotechnical Vocabulary - Details for IEV number 521-07-09: "gate (of a field-effect transistor)" www.electropedia.org. Viitattu 25.3.2022.
  19. ↑ FinFET semiengineering.com. Viitattu 8.5.2023. (englanniksi)
  20. ↑ Gate-All-Around FET (GAA FET) semiengineering.com. Viitattu 8.5.2023. (englanniksi)
  21. ↑ Mark Lapedus: Transistors Reach Tipping Point At 3nm semiengineering.com. 23.2.2022. Viitattu 8.5.2023. (englanniksi)

Kirjallisuutta

[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]
  • Salste, Mikko; Porra, Veikko: Elektroniikka: sovelletun elektroniikan ja digitaalitekniikan perusteet. Otaniemi: Otakustantamo, 1973. ISBN 951-671-053-0
  • Silvonen, Kimmo; Tiilikainen, Matti; Helenius Kari: Analogiaelektroniikka. Helsinki: Edita, 2004 (2002). ISBN 951-37-3839-6
Noudettu kohteesta ”https://fi.wikipedia.org/w/index.php?title=Kanavatransistori&oldid=22413090”