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為了跟上“摩爾定律”的步伐，研究人員一直在尋找將盡可能多的晶體管塞入微芯片的方法。最新的趨勢是垂直豎立的鰭式三維晶體管，其尺寸約為7納米，比人類頭發還要薄幾萬倍。

美國麻省理工學院和科羅拉多大學研究人員在IEEE（電氣和電子工程師協會）國際電子器件會議上發表論文稱，他們對最新發明的化學蝕刻技術（熱原子級蝕刻）進行了改進，以便在原子水平上對半導體材料進行精確修改，利用這種技術制造出的CMOS三維晶體管可窄至2.5納米，且效率高于商用晶體管。

雖然目前存在類似的原子級蝕刻方法，但新技術更精確且能產生更高質量的晶體管。此外，它重新利用了一種常用微加工工具在材料上沉積原子層，這意味著它可以快速集成。研究人員稱，這可以使計算機芯片擁有更多的晶體管和更高的性能。

該鰭式場效應晶體管（FinFET）由薄“硅片”組成，垂直豎立在基板上，邏輯門基本上纏繞在鰭片上。由于其垂直形狀，可以在芯片上擠壓70億—300億個FinFET。目前大多數在研的FinFET尺寸為5納米寬度（業界理想閾值）和220納米高度。

新技術減少了因材料暴露于氧氣引起缺陷而使晶體管效率降低的問題。研究人員報告稱，新器件在“跨導”中的性能比傳統的FinFET高出約60%。晶體管將小電壓輸入轉換為由柵極提供的電流，該電流打開或關閉晶體管以處理驅動計算。

研究人員說，限制缺陷也會帶來更高的開關對比度。理想情況下，晶體管導通時需要高電流以處理繁重的計算，且在關閉時幾乎沒有電流以節省能量。這種對比對于制造高效的邏輯開關和微處理器至關重要，研究人員表示，他們研發的FinFET的開關對比度是目前為止最高的。

文章來源：科技日報

IEEE Spectrum

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