設備・材料企業職涯

製程節點・電晶體

涵蓋製程節點的定義、FinFET 與 GAA 等電晶體結構演進，以及微縮所帶來的效能與功耗改善。電晶體是積體電路的基本單元，其結構與尺寸的進展牽動微影、薄膜沉積、蝕刻等各段製程的技術要求。

相關設備・材料分類

比較文章（9 篇）

  • FinFET與GAA電晶體的差異
    FinFET與GAA最大的差異在於「閘極包覆通道的面數」。FinFET是由閘極包覆垂直矽鰭片三面的結構，自22nm世代起廣泛採用。GAA是由閘極包覆水平奈米片全周的四面閘極結構，能…
  • 3nm製程與5nm製程的差異
    3nm與5nm製程最大的差異在於「電晶體密度與電力效率」。3nm的電晶體密度約為170～290MTr/mm²，在相同效能下，比5nm可降低約25～35%的功耗。5nm約為100～1…
  • 邏輯製程與記憶體製程的差異
    邏輯製程與記憶體製程最大的差異在於「最佳化的方向」。邏輯是為CPU、GPU、SoC將電晶體效能與運作速度最大化的設計，先進節點需要1,000～2,000道以上的製程步驟，並在多個層…
  • FinFET與FD-SOI的差異（製程架構比較）
    FinFET與FD-SOI最大的差異在於「立體結構還是平面結構」。FinFET是由閘極從三面包覆矽鰭片的3D結構，支撐了16/14nm～5nm的先進邏輯。FD-SOI是使用5～7n…
  • Intel 18A vs 台積電N2（2nm世代製程節點比較）
    Intel 18A與台積電N2最大的差異在於「是否採用背面供電（BSPDN）」。Intel 18A將RibbonFET（自家GAA）與PowerVia結合，整合了業界首見的背面供電…
  • CFET與GAA的差異（2nm以後的次世代電晶體）
    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～1.8…
  • HKMG與多晶矽閘極的差異
    最大的差異在於「閘極介電層與電極的材料」。多晶矽閘極是在SiO₂（或SiON）介電層上方放置摻雜雜質的多晶矽電極的結構，數十年來一直是CMOS的標準。然而當介電層薄到1nm左右時，…
  • 背面供電（BSPDN）與正面供電的差異
    最大的差異在於「電源從晶圓的哪一側供應」。傳統的正面供電方式中，訊號導線與電源導線要在電晶體上方堆疊的多層內連線中爭奪同樣的導線層。電源從最上層的粗導線經過好幾層細導線才送達電晶體…
  • 積體電路（IC）與半導體的差異
    半導體原本指導電難易度介於導體與絕緣體之間的物質（矽等），後來也泛指以半導體製成的各類零件。積體電路（IC）則是在半導體上製作電晶體、電阻等大量元件與導線，整合成1顆晶片的產品。也…

用語解說（47 個）

  • EUV 曝光機
    EUV 曝光機是以波長 13.5nm 的極紫外光為光源的最先進半導體曝光設備。由於波長僅約 ArF 浸潤式（193nm）的 1/14，能以單次曝光形成 7nm 以下的微細圖案。EU…
  • ALD 設備（原子層沉積設備）
    ALD 設備是在量產線上執行 ALD（原子層沉積）的薄膜沉積設備。每 1 個循環只能沉積約 0.3～2Å 的膜，因此方式（單晶圓式・空間分割式・批次式）的選擇會大幅左右產出量與成本…
  • FinFET（鰭式場效電晶體）
    FinFET 是把電晶體的通道做成直立的「鰭」狀，讓閘極從三面包覆通道的立體電晶體結構，用來抑制微縮後越來越嚴重的漏電流。
  • GAA（環繞式閘極）
    GAA 是閘極從四面完全包覆通道的電晶體結構，通道做成多層水平的奈米片，是繼 FinFET 之後先進邏輯製程的新一代電晶體。
  • 電晶體
    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。
  • 積體電路（IC）
    積體電路（IC・LSI）是將電晶體・二極體・電阻・電容等電路元件，以微細加工一併製作在1片矽晶片上的元件。1958年由 Jack Kilby 與 Robert Noyce 各自獨立…
  • FD-SOI（全空乏型SOI）
    FD-SOI（全空乏型SOI）是在薄埋入氧化層（BOX層）上形成超薄矽主動層（通道層，厚度數nm）的MOSFET電晶體技術，可實現全空乏化並抑制短通道效應。
  • 奈米片電晶體
    奈米片電晶體是GAA（Gate-All-Around）FET的一種形式，由閘極電極從四周環繞水平堆疊的薄半導體通道（奈米片），閘極對通道的控制能力比FinFET大幅提升。
  • 高介電係數金屬閘極（HKMG）
    高介電係數金屬閘極（HKMG）是以高介電係數材料（主要為 HfO₂ 系）作為閘極絕緣膜、以金屬材料（TiN・TaN 系）作為閘極電極的組合製程技術總稱。2007年由英特爾在 45n…
  • 多晶矽
    多晶矽是由許多晶向不一致的小晶粒聚集而成的矽。在半導體製造中，用作電晶體的閘極電極材料、3D NAND的字元線、MEMS的結構材料，同時也是成長單晶晶棒的高純度原料（feedsto…
  • BSPD（晶背供電網路）
    BSPD（晶背供電網路）是從半導體晶片的晶圓背面供應電源與接地導線的技術，藉由將電源導線分離至背面，根本解決IR壓降與電源雜訊問題。
  • 邏輯製程
    邏輯製程是製造 CPU・GPU・FPGA・SoC・ASIC 等數位運算電路之半導體製程技術的總稱，藉由高密度整合電晶體（MOSFET）來實現電腦的運算處理。
  • MOSFET（金氧半場效電晶體）
    MOSFET（金屬氧化物半導體場效電晶體）是以施加於閘極電極的電壓，控制汲極-源極間電流導通與截止的現代積體電路基本開關元件。CPU 與 SoC 中整合了數十億個 MOSFET。隨…
  • CMOS
    CMOS（互補式MOS）是將n通道MOSFET與p通道MOSFET以互補方式成對組合的電路架構，是現代所有數位LSI的基礎技術。由於依輸入只有nMOS或pMOS其中一方導通，在穩態…
  • 2nm製程
    2nm製程是指半導體電晶體最小特徵尺寸約相當於2nm節點的製造技術。這是依業界命名慣例所訂的製程世代名稱，並非實際物理尺寸為2nm。
  • GAA（環繞式閘極電晶體）
    GAA（環繞式閘極電晶體）是閘極電極從四個方向完全包圍通道的立體電晶體結構，可進一步抑制短通道效應，兼顧降低漏電流與提升驅動電流。
  • 短通道效應（SCE）
    短通道效應（SCE）是 MOSFET 的通道長度（閘極長度）微縮時所顯現的電晶體特性劣化現象總稱。
  • 通道長度調變
    通道長度調變是在 MOSFET 的飽和區中，提高汲極電壓時汲極電流仍持續微幅增加的現象，此效應決定類比電路的輸出電阻。
  • 反轉層
    反轉層是在 MOSFET 閘極絕緣層正下方的半導體表面，由閘極電壓所形成、聚集與原導電型相反之載子的薄導電層，作為連接源極與汲極的通道，是 MOS 電晶體電流的通路。
  • 漏電流
    漏電流是在電晶體或絕緣層中，流經原本不應有電流之路徑的洩漏電流，在微縮化進展的現代半導體中，是增加功耗與發熱的最大課題之一。
  • CMOS 反相器
    CMOS 反相器是將 p 型 MOSFET（pMOS）與 n 型 MOSFET（nMOS）各1個互補組合，將輸入邏輯反轉後輸出的最基本邏輯閘，是所有數位積體電路的基本構成要素。
  • BiCMOS
    BiCMOS是將雙極性電晶體與CMOS整合在同一晶片上的製程技術。目的是在1顆晶片上兼顧雙極性電晶體的高速、大驅動能力、優異類比特性，以及CMOS的高積集度與低功耗這些原本互為取捨…
  • 扭結效應（Kink Effect）
    扭結效應是主要出現在 PD-SOI 基板上 MOSFET 的現象：飽和區的汲極電流以特定電壓為界呈階梯狀（kink＝彎折）急增。原因是汲極端碰撞游離產生的電洞無法從被埋入氧化層隔離…
  • 應變矽
    應變矽是對電晶體通道區施加機械應變以提高載子遷移率，進而提升驅動電流與運作速度的技術。在僅靠微縮已難以提升性能的90nm世代前後正式導入，透過SiGe的壓縮應變及氮化膜的拉伸應變，…
  • 接觸電阻
    接觸電阻是金屬導線與半導體（源極・汲極的矽）接觸的介面所產生的電阻。
  • 金屬矽化物（Silicide）
    金屬矽化物是金屬與矽反應所形成的化合物（NiSi、CoSi₂、TiSi₂等），形成於源極、汲極及閘極表面，用以降低接觸電阻與片電阻。在微縮使接觸電阻成為主導因素的先進CMOS中，是…
  • 自對準矽化物（SALICIDE）
    自對準矽化物（SALICIDE）是在電晶體的多晶矽閘極及源極/汲極區域，以自對準方式形成矽化物（金屬與矽的化合物），藉此降低接觸電阻與導線電阻的技術。
  • 接觸窗形成
    接觸窗形成是製作垂直導電結構（接觸插塞），將矽電晶體的源極/汲極/閘極電極與上層金屬導線電氣連接的製程。
  • 淺溝槽隔離（STI）
    淺溝槽隔離（STI）是在矽基板上蝕刻出淺溝槽，再以氧化矽等絕緣材料填充，使相鄰電晶體之間電氣絕緣的元件隔離技術。
  • FEOL／BEOL（前段／後段製程）
    FEOL／BEOL（前段／後段製程）是將晶圓廠內半導體製造製程加以劃分的概念：FEOL 指在晶圓上形成電晶體的工程，BEOL 指形成連接電晶體之多層內連線的工程。
  • 埃米世代
    埃米世代是指半導體製程節點命名從「奈米（nm）」單位轉向「埃（Å，1Å＝0.1nm）」單位的時代，因英特爾於2021年發表的藍圖採用「Intel 20A」「Intel 18A」等命…
  • CFET（互補式場效電晶體）
    CFET（互補式場效電晶體）是將N通道FET（NFET）與P通道FET（PFET）沿垂直方向堆疊的三維電晶體結構，可將互補式電晶體對收納於1個電晶體的佔用面積內，大幅縮小單元面積。
  • 叉型片電晶體（Forksheet）
    叉型片電晶體（Forksheet）是介於GAA奈米片電晶體與CFET之間的次世代電晶體結構，在NFET與PFET之間夾入介電牆使兩者一體化，可縮小配置面積，又不像CFET那樣使製程…
  • BSPDN（背面供電網路）
    BSPDN（背面供電網路）是將電源導線（VDD、VSS）形成於晶圓背面，使正面的訊號導線與電源導線完全分離的架構，可大幅降低電壓降（IR Drop）並緩解繞線壅塞。
  • 單晶片3D整合（Monolithic 3D）
    單晶片3D整合（M3D）是在同一基板上依序形成多個電晶體層，將層間連接（MIV）間距微縮至10nm以下的超高密度3D晶片堆疊技術。
  • 鍺通道電晶體
    鍺通道電晶體是以鍺（Ge）取代傳統的矽（Si）作為電晶體通道材料的次世代元件技術。
  • 2D材料（二維材料）
    2D材料（二維材料）是由1層或數層原子構成的片狀結晶材料總稱，代表例有石墨烯，以及MoS₂、WSe₂等過渡金屬二硫屬化物（TMD），作為超越矽極限的次世代通道材料而受到研究。
  • 石墨烯
    石墨烯是碳原子排列成蜂巢狀（六角形晶格）、厚度僅有1層原子的二維材料，於2004年被發現。它兼具極高的電子遷移率、優異的熱傳導性、機械強度與透明性，但由於沒有能隙，直接使用時難以用…
  • 奈米碳管
    奈米碳管（CNT）是將碳的六角形晶格（石墨烯）捲成筒狀、直徑為奈米等級的圓筒狀材料。依捲曲方式（手性，chirality）不同，可呈現金屬性或半導體性，具有高電流密度耐受性與優異的…
  • 有機半導體
    有機半導體是以碳為主體的有機化合物，卻具有半導體性質的材料。與矽等無機半導體不同，可用塗布或印刷成膜，因此能實現輕量、可撓、大面積與低成本。已在有機EL（OLED）顯示器中實用化，…
  • 摩爾定律
    摩爾定律是英特爾共同創辦人戈登・摩爾於 1965年提出的經驗法則，指出「半導體晶片的電晶體數約每2年增加為2倍」。
  • IMEC（比利時微電子研究中心）
    IMEC（比利時微電子研究中心）是1984年於比利時魯汶成立、全球規模最大的獨立奈米電子・數位技術研發機構之一。
  • 微縮（Scaling）
    微縮是縮小電晶體與導線的尺寸，在相同面積中塞入更多元件。由於能同時改善積集度、速度、功耗與成本，一直支撐著半導體的發展。2000年代中期電壓無法再降低之後，便透過HKMG、FinF…
  • 自對準（Self-Alignment）
    自對準是以既有結構作為遮罩，不需曝光機對位就能自動對準下一個圖形位置的方法。不需要預留對位誤差的餘裕，能將元件做得更小。以閘極為遮罩形成源極・汲極、自對準金屬矽化物（salicid…
  • 次臨界區（次臨界擺幅）
    次臨界區是指MOS電晶體的閘極電壓即使低於臨界電壓，仍有擴散造成的微小電流隨閘極電壓呈指數變化而流動的區域。表示電流變化陡峭程度的S值在室溫下約以60mV/dec為極限，降低臨界電…
  • 邏輯半導體（邏輯IC）
    邏輯半導體是使用數位訊號進行運算、判斷、控制等邏輯處理的半導體總稱，包括CPU、GPU、SoC、ASIC、FPGA、微控制器等。由於電晶體微縮直接關係到效能，最先進的製程會最先用於…
  • 閘極切斷（Gate Cut／CMG）
    閘極切斷（CMG）是在FinFET或GAA邏輯製造中，將連續形成的長條閘極線在需要的位置切斷，使其與相鄰電晶體分開的步驟。這是先畫規則線條再切斷之方式的一環，在形成金屬閘極後才切斷…

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最後更新：2026年10月8日