最後更新:2026年10月8日製程節點・元件結構製程節點・電晶體中國大陸:晶体管

電晶體是什麼

Transistor

電晶體是將電氣訊號放大或進行開關切換的半導體元件,是構成現代電子設備・電腦・通訊設備根基的元件。

目錄5 項
  1. 定義與原理
  2. 常見問題
  3. 相關企業
  4. 相關用語
  5. 比較文章

定義與原理

電晶體(Transistor)是將電氣訊號放大或進行開關切換的半導體元件,是構成現代電子設備・電腦・通訊設備根基的元件。1947年由貝爾實驗室的 Shockley・Bardeen・Brattain 發明,到2024年的現在,1顆 SoC(System on Chip)上已整合多達數百億個電晶體。

半導體 IC 中最廣泛使用的是 MOSFET(Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor)。藉由對閘極施加電壓來開關源極・汲極間的通道,控制電流的導通/截止。CMOS 邏輯結合 NMOS 與 PMOS,在抑制功耗的同時實現高速運作。

微縮的歷史以摩爾定律為人所知,每推進一個製程(節點),電晶體尺寸就縮小,整合密度隨之提高。平面型(planar)MOSFET 到22nm節點為止都是主流,但因短通道效應造成的效能下降日益明顯,自14nm以後改採立體結構的 FinFET。

進一步在3nm節點以後,採用閘極從四個方向完全包覆通道的 GAA(Gate-All-Around)奈米片結構。台積電於2022年開始量產3nm FinFET,三星則在3nm導入 GAA(MBCFET)。藉由更小的電晶體,CPU、GPU 與 AI 加速器的效能持續提升。

製造上結合了許多先進製程,例如閘極絕緣層(High-k 閘極氧化層:HfO₂ 等)的 ALD 成膜、閘極電極(金屬閘極:TiN、TaN 等)的 PVD/CVD、源極・汲極的磊晶成長、精密蝕刻(RIE・ALE)等。

電晶體的常見問題

什麼是電晶體?
能放大電流或電壓,或切換電的導通・截止的半導體元件。現代 CPU 整合了數百億個電晶體,作為數位電路的基本開關運作。
電晶體有哪些種類?
大致分為雙極電晶體與場效電晶體(FET)。IC 的主角是 MOSFET,隨著微縮,結構演進為 FinFET 與 GAA。
電晶體用來做什麼?
邏輯運算(開關切換)與訊號放大。組合大量電晶體構成邏輯電路與記憶體,實現電腦的運算與儲存。

相關設備・材料

相關企業

比較文章

入門文章

所屬主題