GAA 製程是什麼
GAA 製程(Gate-All-Around Process)是形成閘極電極完全包圍電晶體通道四周之結構(GAA:Gate-All-Around)的製程技術。FinFET 的閘極僅從 1 個方向接觸,而 GAA 奈米片電晶體的閘極可從全周控制通道,因此能降低漏電流、提升電流驅動能力並實現低電壓操作。所有主要晶圓代工廠皆採用其作為 3nm/2nm 節點以後的標準電晶體結構。
重點整理
閘極從 4 面包圍通道,較 FinFET 大幅降低漏電流
以 SiGe 犧牲層的磊晶成長→選擇性蝕刻形成奈米片
可透過奈米片的片數、寬度、厚度調整電流特性(設計自由度高)
三星 SF3 於 2022 年首度量產,台積電於 N2 世代(2025 年)採用 GAA
ALD、原子層蝕刻(ALE)、選擇性磊晶為核心製程設備
常見問題
GAA 電晶體與 FinFET 有何不同?
FinFET 是以閘極包圍立體鰭片(Fin)3 面的結構,而 GAA 由閘極包圍通道奈米片全部 4 面,可更精密地控制通道。能同時實現降低關閉漏電流、低電壓操作與強大的電流驅動能力。
GAA 製程中重要的製造設備有哪些?
SiGe/Si 交替磊晶設備(選擇性磊晶反應爐)、SiGe 選擇性蝕刻設備(ALE)、High-k/Metal Gate 的 ALD 設備(ASM International、應用材料)、EUV 掃描式曝光機為核心設備。
GAA 的下一代技術是什麼?
作為 GAA 的延伸,目前正在研究將 n 通道與 p 通道奈米片垂直堆疊的 CFET(Complementary FET)。業界正討論在英特爾 Intel 18A 以後導入,可望進一步提升電晶體密度。
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延伸閱讀
製程的其他分類
2nm 製程
2nm 製程是以台積電的 N2(預計 2025 年量產)、英特爾的 Intel 20A/18A、三星的 SF2 等為代表的次世代先進半導體製程。
3nm 製程3nm 製程是指依業界標準「製程節點」命名稱為 3nm 的先進半導體製造技術世代,實際電晶體閘極尺寸在 10nm 級,但在效能、密度、功耗效率方面較前一代(5nm)大幅改善。
5nm 製程5nm 製程是 2020 年前後開始量產的 FinFET 技術成熟世代,以台積電的 N5、三星的 EUV 5nm 為代表。
DRAM 製程DRAM 製程是製造揮發性記憶體 DRAM(Dynamic Random Access Memory)的半導體製造技術。
邏輯製程邏輯製程是製造 CPU、GPU、FPGA、SoC 等運算與控制元件之半導體製程技術的總稱,設計上以高速電晶體切換、低功耗、高積集度為最優先。
記憶體製程記憶體製程是製造 DRAM、NAND Flash、NOR Flash 等記憶體元件之半導體製程技術的總稱。
Minimal Fab(迷你晶圓廠)Minimal Fab(迷你晶圓廠)是使用直徑 0.5 英吋的迷你晶圓與局部潔淨化技術,不使用無塵室即可製造半導體、適合少量多樣的生產方式。
NAND 製程NAND Flash 製程是製造非揮發性記憶體 NAND Flash 的半導體技術。