復旦研制新型微電子器件半浮柵晶體管 有望提速CPU

　　復旦大學(xué)微電子學(xué)院副院長(cháng)、國家02重大專(zhuān)項總體組專(zhuān)家張衛教授領(lǐng)銜的科研團隊研制出一種新型的微電子器件——半浮柵晶體管(SFGT)，可讓數據擦寫(xiě)更容易、速度更快，操作電壓更低，為設計低功耗芯片奠定了基礎。相關(guān)研究成果刊登于8月8日出版的《科學(xué)》雜志上。這是我國科學(xué)家在該雜志上發(fā)表的第一篇微電子器件方面的論文。

　　據介紹，張衛教授團隊長(cháng)期從事集成電路工藝和半導體器件的研究。這一成果被業(yè)內學(xué)者稱(chēng)為將可能改變近年來(lái)IT業(yè)界所擔憂(yōu)的問(wèn)題:技術(shù)的發(fā)展將使摩爾定律達到極限無(wú)法再突破。這也被認為是中國微電子產(chǎn)業(yè)的一個(gè)新機遇，有可能改變目前國內的芯片行業(yè)。

　　據團隊成員王鵬飛教授介紹，金屬-氧化物-半導體場(chǎng)效應晶體管(MOSFET)是目前集成電路中的主流器件，根據摩爾定律，芯片上的晶體管特征尺寸在不斷地縮小，使得芯片上的晶體管數量每隔18個(gè)月便會(huì )增加一倍。過(guò)去幾十年工藝的進(jìn)步讓MOSFET晶體管的尺寸不斷縮小，越來(lái)越接近其物理極限。集成度的增加使得芯片功耗密度太大而面臨散熱困難。因此，業(yè)界一直嘗試在材料和電路設計方面有所突破，同時(shí)積極尋找基于新結構和新原理的晶體管，突破現有的技術(shù)瓶頸。

　　半浮柵晶體管的前瞻研究就在這種情況下展開(kāi)。復旦大學(xué)的團隊巧妙地把隧穿晶體管(TFET)和浮柵晶體管相結合，構成了一種全新的“半浮柵”結構的器件，稱(chēng)為半浮柵晶體管(SFGT)。這種晶體管的“數據”擦寫(xiě)更加容易、迅速，而且整個(gè)過(guò)程都可以在低電壓條件下完成，為實(shí)現芯片低功耗運行創(chuàng )造了條件。

　　半浮柵晶體管在CPU的高速緩存(Cache)、DRAM和CMOS圖像傳感器等領(lǐng)域有很好的應用前景，且優(yōu)勢明顯。比如CPU的高速緩存，現在通常采用6個(gè)MOS晶體管構成一個(gè)存儲單元(SRAM)，集成度低，占用面積大。在28nm英特爾XeonCPU中約一半的面積被迫交給緩存占用，極大地浪費了資源。如果采用復旦大學(xué)發(fā)明的半浮柵晶體管設計緩存電路，則單個(gè)晶體管即可構成一個(gè)存儲單元，速度與傳統6個(gè)MOS晶體管的SRAM存儲單元相當，但緩存占用的面積可以縮減為原來(lái)的十分之一，且降低了功耗。