Moore's Law 4.9节WOSFET发展方向 每12个月或18个月芯片上的晶体管数量增加一倍，性能提升一倍。 Strained High-k Self FinFET Hyper Silicon Metal Gate Align Via Hyper I ransistor Scaling Scating Intel 90nm 65nm 45nm 32nm 22nm 14nm 10nm Year 0304051 0607080910 111213●14151617181920 others 90nm 65nm 40nm 28nm 20nm 6nm 10nm 应变硅 Strained Silicon 高K栅 High-k Self FinFET Hyper Hyper Metal Gate Align Via Transistor Scaling Scaling >3 years >3 years ~3 years 77 later later later 自对准通孔鳍式场效应晶体管 超微缩
每12个月或18个月芯片上的晶体管数量增加一倍,性能提升一倍。 4.9节 MOSFET发展方向
More than Moore 4.9节WOSFET发展方向 摩尔定律的困境： 1.工艺难度增加，尤其是光刻工艺； 2.制造成本急速上升； 3.泄漏电流和功耗急速上升，芯片过热。 More Moore Vs. More than Moore 集成度更高， 功耗下降， 晶体管更小速度更快 综合功能、性价比提高 从更快到更好
集成度更高， 晶体管更小速度更快 功耗下降， 综合功能、性价比提高 从更快到更好 4.9节 MOSFET发展方向 More Moore 1. 工艺难度增加，尤其是光刻工艺； 2. 制造成本急速上升； 3. 泄漏电流和功耗急速上升，芯片过热。 摩尔定律的困境： Vs. More than Moore
More than Moore 4.9节WOSFET发展方向 新结构、新原理器件 新型半导体材料 。与其它领域结合 （如MEMS、DNA芯片等) D (+)G ON Ev. Positive Gate Bias Band-to-band Drain tunneling i OFF -7 mm substrate Band gap blocks Drain tunnel current 100m 40μm 20 um un 基于带带隧穿机制的TFET 碳纳米晶体管
3 4.9节 MOSFET发展方向 n 新结构、新原理器件 n 新型半导体材料 n 与其它领域结合（如MEMS、DNA芯片等） 基于带带隧穿机制的TFET 碳纳米晶体管
超结MOSFET 4.9节WOSFET发展方向 1998年，我校陈星弼院士提出超结(Super junction)结构，该发明被称为 “功率器件的新里程碑”。 Source Gate Source Gate n+ “一维” 变“二维” n+ nt Driftregion n-Driftregion n十 传统功率MOSFET 超结MOSFET Ron×AcBV2.5 “硅限” Ron×AcBV1.32
1998年，我校陈星弼院士提出超结(Super junction)结构，该发明被称为 “功率器件的新里程碑” 。 传统功率MOSFET 超结MOSFET “一维” 变“二维” “硅极限” 4.9节 MOSFET发展方向
超结MOSFET 4.9节M0SFET发展方向 29 CoolMOSTM The Superior Principle for High-Voltage MOSFET 30 RonX A Standard MOSFET mm2 25 Ron x A V(BR)DSS 2.4...2.6 20 15 New horizons for high-voltage applications CoolMOSTM 0 200 400 600 800 1000 Breakdown voltage V(BRDss[V] From I Dr.Leo Lorenz (Infineon Technologies)November,2006
From Dr. Leo Lorenz (Infineon Technologies) November,20056 4.9节 MOSFET发展方向