تم دمج البوابات المعدنية ذات وظيفة العمل المزدوجة بمسافة 17 نانومتر بين n وpFETs، مما يسلط الضوء على الفائدة الرئيسية لأجهزة الصفائح الشوكية المتقدمة CMOS تحجيم المنطقة.
تم اقتراح جهاز forksheet مؤخرًا بواسطة imec باعتباره أكثر بنية الأجهزة الواعدة لتوسيع نطاق توليد أجهزة GAA nanosheet مع قياس إضافي وأداء يتجاوز 2 نانومتر التكنلوجيا العقدة.
على عكس أجهزة الصفائح النانوية ، يتم التحكم في الألواح الآن بواسطة هيكل متشعب ثلاثي البوابة - تم تحقيقه من خلال إدخال جدار عازل بين أجهزة p- و nMOS قبل تصميم البوابة.
يعزل هذا الجدار فعليًا خندق البوابة p عن خندق n-gate ، مما يسمح بتباعد n-to-p أكثر إحكامًا مما هو ممكن باستخدام أجهزة FinFET أو nanosheet.
أظهر تقييم التكنولوجيا المستند إلى عمليات محاكاة TCAD في وقت سابق قابلية تطوير المنطقة والأداء المتفوقة. تُعزى زيادة الأداء بشكل أساسي إلى انخفاض سعة ميلر - الناتجة عن تداخل أصغر للبوابة.
تقدم Imec لأول مرة توصيفًا كهربائيًا لأجهزة الألواح الشوكية الخاصة بها والتي تم دمجها بنجاح باستخدام تدفق عملية 300 مم ، مع أطوال بوابة تصل إلى 22 نانومتر.
تم العثور على كل من n- و pFETs ، ولكل منهما قناتان Si مكدستان ، تعمل بكامل طاقتها. كان التحكم في القناة القصيرة (SSSAT = 66-68mV) مشابهًا للتحكم في أجهزة الصفائح النانوية المكدسة رأسياً والتي تم دمجها بشكل مشترك على نفس الرقاقة.
بالنسبة لأجهزة ورقة الشوكة ، تم دمج بوابات معدنية مزدوجة وظيفة العمل باستخدام تدفق بوابة معدنية بديلة في مساحة np ضيقة مثل 17 نانومتر (وهو حوالي 35٪ من التباعد في أحدث تقنية FinFET) ، مما يبرز أحد الفوائد الرئيسية لبنية الجهاز الجديدة.
“اعتبارًا من عام 2022 فصاعدًا، من المتوقع أن تكون الريادة اليوم FinFET و سوف تفسح الترانزستورات المجال تدريجيًا أمام ترانزستورات صفائح النانو المكدسة رأسيًا في عمليات التصنيع ذات الحجم الكبير، حيث يفشل FinFET في توفير أداء كافٍ بأبعاد متدرجة، "يشرح ناوتو هوريجوتشي، مدير تكنولوجيا أجهزة CMOS في Imec، "ومع ذلك، ستشكل قيود العملية حدًا لكيفية يمكن تجميع أجهزة n وp الخاصة بورقة النانو معًا، مما يشكل تحديًا إضافيًا لتقليل ارتفاع الخلية.
تعد البنية الجديدة لجهاز forksheet - والتي تعد تطورًا طبيعيًا لجهاز GAA nanosheet - بدفع هذا الحد، مما يسمح بقياس ارتفاع المسار من 5T إلى 4.3T مع الاستمرار في تقديم مكاسب في الأداء. وبدلاً من ذلك، مع تصميم الصفائح الشوكية، يمكن استخدام المساحة المتوفرة لزيادة عرض الصفائح وبالتالي تعزيز تيار محرك الأقراص. تؤكد نتائج التوصيف الكهربائي التي توصلنا إليها أن الورقة الشوكية هي بنية الجهاز الواعدة لتوسيع خرائط الطريق المنطقية وتوسيع نطاق ذاكرة الوصول العشوائي (SRAM) إلى ما هو أبعد من 2 نانومتر، مما يعزز تكامل ورقة النانو بطريقة غير مدمرة.