比較最後更新 2026年10月8日

CFET與GAA的差異(2nm以後的次世代電晶體)

GAA(Gate-All-Around)是作為FinFET後繼者,由台積電(N2)、三星(SF3)、英特爾(Intel 18A)在2nm~1.8nm節點開始或規劃量產的次世代電晶體結構。CFET(Complementary FET)則是將nMOS與pMOS垂直堆疊的「堆疊型」設計,目標是比GAA更高的積集密度,屬於IMEC、台積電、英特爾等以1nm以後量產為目標、仍處於研發階段的技術。

Verdict結論

CFET與GAA最大的差異在於「已進入量產還是仍在研發階段」。GAA是由閘極從四面包覆水平奈米片的結構,TSMC N2、Samsung SF3、Intel 18A已在2nm~1.8nm世代開始或規劃量產,相較FinFET可縮小約15~20%的面積。CFET則是將nMOS與pMOS垂直堆疊,目標是比GAA再縮小20~40%的面積,但堆疊時的精密對準極為困難,目前IMEC、台積電、英特爾等仍以1nm以後為目標進行研發。

主要差異

GAA(奈米片FET)與CFET(Complementary FET)依比較項目比較
比較項目GAA(奈米片FET)CFET(Complementary FET)
基本結構閘極從四面包覆水平奈米片(薄板狀通道)的結構將nMOS與pMOS的奈米片垂直堆疊的結構
與FinFET的關係FinFET的直系後繼者(TSMC N2、Samsung SF3、Intel 18A已開始量產)GAA的進一步演進型(目前處於研發階段)
面積微縮相較FinFET:面積縮小約15~20%(TSMC N2相對N3比較)相較GAA:可望再縮小20~40%的面積
製造難度高(奈米片釋放、選擇性蝕刻複雜)極高(需要nMOS、pMOS堆疊的精密對準)
量產時程2024~2025年(TSMC N2、Samsung SF2開始量產)預計2030年代以後(目前IMEC、台積電等正進行試作研究)
功耗・效能相較FinFET:同速度下功耗降低約25~30%相較GAA:目標進一步降低功耗並提升積集度

GAA電晶體(奈米片FET)的實用化現況

GAA是以閘極電極從四面包覆稱為奈米片的水平薄板矽(或SiGe)通道的結構,閘極控制能力比FinFET高,可抑制短通道效應。三星晶圓代工於2022年在全球率先量產3nm GAA(SF3E),台積電預定於2025年以N2節點量產。Intel 18A則採用Ribbon FET(GAA的變形)。FinFET與GAA的詳細比較請參閱FinFET與GAA電晶體的差異。

CFET追求的極致積集化

CFET是將GAA的奈米片針對nMOS與pMOS垂直堆疊的結構。過去nMOS與pMOS是在水平方向並排,CFET則透過垂直堆疊大幅縮小標準單元面積。IMEC已發表概念驗證,台積電、三星、英特爾也將其作為1nm以後的結構進行研究。製程的複雜性(堆疊的精密對準、高選擇比蝕刻、熱處理限制)是最大課題,量產化需要以現行GAA為基礎累積技術經驗。製程節點的整體內容也請參閱FinFET與FD-SOI的差異(製程架構比較)、3nm製程與5nm製程的差異的比較文章。

常見問題

GAA與CFET哪一個是次世代電晶體?
依時間順序來看,GAA在前。GAA是台積電、三星、英特爾已於2024~2025年開始量產的現行次世代技術。CFET則是以GAA的下一個世代(1nm以後、2030年代)為目標、仍處於研發階段的技術,目前尚未量產。
CFET與FinFET、GAA有何不同?
FinFET是鰭狀的Si突起結構,GAA則是由閘極從四面包覆奈米片(薄板)通道的結構。CFET是將GAA的奈米片針對nMOS與pMOS垂直堆疊的結構,可在相同占位面積上以2倍密度配置電晶體,是極致的微縮技術。
Intel 18A與TSMC N2是GAA嗎?
是的,兩者都採用GAA結構。Intel 18A為Ribbon FET(GAA的變形),TSMC N2為奈米片(Nanosheet)FET。Samsung SF3則自2022年起以GAA量產中。

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