फिन क्षेत्र-प्रभाव ट्रांजिस्टर

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एक युग्म-द्वार फिनफेट उपकरण

फिन क्षेत्र-प्रभाव ट्रांजिस्टर (एफआईएनएफईटी) एक मल्टीद्वार उपकरण है, एक एमओएसएफईटी (धातु-ऑक्साइड-अर्धचालक क्षेत्र-प्रभाव ट्रांजिस्टर) कार्यद्रव (इलेक्ट्रॉनिक्स) पर बनाया गया है जहां द्वार को प्रणाल के दो, तीन या चार किनारों पर रखा जाता है या प्रणाल के चारों ओर लिपटा हुआ, जो एक युग्म या बहु द्वार संरचना बनाता है। इन उपकरणों को सामान्य नाम फिनफेट दिया गया है क्योंकि स्रोत/नाली क्षेत्र सिलिकॉन सतह पर एफआईएन बनाता है। फिनफेट उपकरणों में प्लेनर सीएमओएस (पूरक धातु-ऑक्साइड-अर्धचालक) तकनीक की तुलना में काफी तीव्र स्विचन काल और उच्च वर्तमान घनत्व होता है। [1]

फिनफेट एक प्रकार का असमतलीय ट्रांजिस्टर या 3डी ट्रांजिस्टर है। [2] यह आधुनिक नैनोइलेक्ट्रॉनिक अर्धचालक उपकरण निर्माण का आधार है। फिनफेट द्वार्स का उपयोग करने वाले माइक्रोचिप्स पहली बार 2010 की पहली छमाही में व्यावसायीकृत हो गए, और 14 एनएम, 10 एनएम और 7 एनएम प्रक्रिया अर्धचालक नोड पर प्रमुख द्वार अभिकल्पना बन गए।

एक ही फिनफेट ट्रांजिस्टर में कई एफआईएन होते हैं, जो अगल-बगल व्यवस्थित होते हैं और सभी एक ही द्वार से ढके होते हैं, जो ड्राइव शक्ति और प्रदर्शन को बढ़ाने के लिए विद्युत रूप से एक के रूप में कार्य करते हैं। [3]


इतिहास

एमओएसएफईटी को पहली बार 1960 में बेल लैब्स के मोहम्मद ओटाला और दावों कहंग द्वारा प्रदर्शित किए जाने के बाद, [4] युग्म द्वार तनु फिल्म ट्रांजिस्टर (टीएफटी) की अवधारणा 1967 में एच. आर. फराह (बेंडिक्स कॉर्पोरेशन) और आर. एफ. स्टाइनबर्ग द्वारा प्रस्तावित की गई थी। [5] एक युग्म-द्वार एमओएसएफईटी को बाद में विद्युत प्रयोगशाला (ETL) के तोशीहिरो सेकिगावा द्वारा 1980 के एकस्व अधिकार में प्लानर एक्सएमओएस ट्रांजिस्टर का वर्णन करते हुए प्रस्तावित किया गया था। [6] सेकिगावा ने 1984 में ईटीएल में युताका हयाशी के साथ एक्सएमओएस ट्रांजिस्टर का निर्माण किया। उन्होंने प्रदर्शित किया कि एक साथ जुड़े दो द्वार इलेक्ट्रोड के बीच पूरी तरह से समाप्त सिलिकन आवरित विद्युतरोधी (एसओआई) उपकरण को अंतर्दाबन करके लघु-प्रणाल प्रभाव को काफी कम किया जा सकता है। [7][8]

पहले फिनफेट ट्रांजिस्टर प्रकार को अवक्षयित तनु-प्रणाल ट्रांजिस्टर या डेल्टा ट्रांजिस्टर कहा जाता था, जिसे पहली बार 1989 में हिताची के दिघ हिसामोटो, टोरू कागा, योशिफुमी कावामोटो और ईजी टाकेडा द्वारा जापान में निर्मित किया गया था। [7][9][10] ट्रांजिस्टर का द्वार शीर्ष और किनारों पर या केवल किनारों पर अर्धचालक प्रणाल फिन को आच्छादित और विद्युत रूप से संपर्क कर सकता है। पहले को त्रि-द्वार ट्रांजिस्टर और दूसरे को युग्म-द्वार ट्रांजिस्टर कहा जाता है। एक युग्म-द्वार ट्रांजिस्टर वैकल्पिक रूप से प्रत्येक पक्ष को दो अलग-अलग अवसानक या संपर्कों से जोड़ सकता है। इस परिवर्ती को स्प्लिट ट्रांजिस्टर कहा जाता है। यह ट्रांजिस्टर के संचालन के अधिक परिष्कृत नियंत्रण को सक्षम बनाता है।

इंडोनेशियाई इंजीनियर एफेंदी लेओबंदुंग ने, मिनेसोटा विश्वविद्यालय में काम करते हुए, 1996 में 54वें उपकरण अनुसंधान सम्मेलन में स्टीफन वाई. चाउ के साथ एक लेख प्रकाशित किया, जिसमें उपकरण प्रवर्धन में सुधार और वृद्धि के लिए एक विस्तृत सीएमओएस ट्रांजिस्टर को संकीर्ण चौड़ाई वाले कई प्रणालों में काटने के लाभ को रेखांकित किया गया था। [11] यह संरचना आधुनिक फिनफेट जैसी दिखती है। यद्यपि कुछ उपकरण की चौड़ाई को लंबे एफआईएनों के लिए संकीर्ण चौड़ाई में काटकर त्याग दिया जाता है, संकीर्ण एफआईएनों की पार्श्‍व भित्ति का संचालन हानि की भरपाई से अधिक होता है। [12] उपकरण में 32 नैनोमीटर प्रणाल चौड़ाई और 65-नैनोमीटर प्रक्रिया प्रणाल लंबाई थी। [11]

डीईएलटीए ट्रांजिस्टर पर डिघ हिसामोटो के शोध की क्षमता ने डीएआरपीए (डीएआरपीए) का ध्यान आकर्षित किया, जिसने 1997 में कैलिफोर्निया विश्वविद्यालय, बर्कले के एक शोध समूह को डीईएलटीए प्रौद्योगिकी पर आधारित एक गहरे उप-माइक्रोन ट्रांजिस्टर विकसित करने के लिए एक अनुबंध प्रदान किया। [13] समूह का नेतृत्व टीएसएमसी के चेन नाम हू के साथ हिसामोटो ने किया था। टीम ने 1998 और 2004 के बीच निम्नलिखित सफलताएँ प्राप्त कीं। [14]

  • 1998 – एन प्रणाल फिनफेट (22 एनएम प्रक्रिया) – जी जीएच हिसामोटो, चेन मिन जी, टू जे किम, जेफरी बोकोर, वेन चिन यी, जैकब केडज़िएर्स्की, एरिक एंडरसन, हिदेकी टेकुची, कज़ूया असानो [15]
  • 1999 – पी-प्रणाल फिनफेट (उप-50 एनएम) – डिग और उसका ए मोटो, चेन मिंगहु, एक्स यूई जु हुआंग, वेन-चिन ली, चार्ल्स कू ओह, लेलैंड चांग, ​​जेए कू बीके एड ज़िएर्स्की, एरिक एंडरसन, हाइड किट ए शेल यू ची [16]
  • 2001 – 15 एनएम फिनफेट – चेन मिंगहु, यांग-के और सीएच ओआई, निक लिन का आरटी, पी. एक्स यू प्रेस, एस. तांग, डी. हा, एरिक एंडरसन, टी स्पीड-जे एई किंग एल आईयू, जेफरी बोकोर [17]
  • 2002 – 10 एनएम फिनफेट – शिबली अहमद, स्कॉट बेल, साइरस टैबरी, जेफरी बोकोर, डेविड किसर, चेनमिंग हू, त्सू-जे किंग लियू, बिन यू, लेलैंड चांग [18]
  • 2004 – हाई-κ/धातु द्वार फिनफेट – डी. हा, हिदेकी टेकुची, यांग-क्यू चोई, त्सू-जे किंग लियू, डब्ल्यू. बाई, डी.-एल. क्वांग, ए. अग्रवाल, एम. अमीन

उन्होंने दिसंबर 2000 के एक पेपर में फिनफेट (फिन क्षेत्र प्रभाव ट्रांजिस्टर) शब्द गढ़ा,[19] एसओआई सब्सट्रेट पर निर्मित एक असमतलीय, युग्म-द्वार ट्रांजिस्टर का वर्णन करने के लिए उपयोग किया जाता है। [20]

2006 में, केएआईएसटी (केएआईएसटी) और नेशनल नैनो फैब सेंटर के कोरियाई शोधकर्ताओं की एक टीम ने 3 एनएम ट्रांजिस्टर विकसित किया, जो दुनिया का सबसे छोटा नैनोइलेक्ट्रॉनिक उपकरण है, जो द्वार-ऑल-अराउंड (जीएए) फिनफेट तकनीक पर आधारित है। [21][22] 2011 में, राइस विश्वविद्यालय के शोधकर्ताओं मसूद रोस्तमी और कार्तिक मोहनराम ने प्रदर्शित किया कि फिनफेट में दो विद्युत रूप से स्वतंत्र द्वार हो सकते हैं, जो सर्किट अभिकल्पनारों को कुशल, कम-शक्ति वाले द्वारों के साथ अभिकल्पना करने के लिए अधिक लचीलापन देता है। [23]

2020 में, चेनमिंग हू को फिनफेट के विकास के लिए आईईईई मेडल ऑफ ऑनर पुरस्कार मिला, जिसे इंस्टीट्यूट ऑफ़ इलेक्ट्रिकल एंड इलेक्ट्रॉनिक्स इंजीनियर्स (आईईईई) ने ट्रांजिस्टर को तीसरे आयाम में ले जाने और मूर के नियम का विस्तार करने का श्रेय दिया।[24]


व्यावसायीकरण

केवल 0.7 वाल्ट पर चलने वाला उद्योग का पहला 25 नैनोमीटर ट्रांजिस्टर दिसंबर 2002 में ताइवान अर्धचालक विनिर्माण कंपनी द्वारा प्रदर्शित किया गया था। ओमेगा फिनफेट अभिकल्पना, जिसका नाम ग्रीक अक्षर ओमेगा और उस आकार के बीच समानता के आधार पर रखा गया है जिसमें द्वार स्रोत/नाली संरचना के चारों ओर लपेटता है, में n-प्रकार ट्रांजिस्टर के लिए केवल 0.39 पीकोसैकन्ड (पीएस) और 0.88 पीएस का द्वार विलंब है।

2004 में, सैमसंग ने बल्क फिनफेट अभिकल्पना का प्रदर्शन किया, जिससे फिनफेट उपकरणों का बड़े मापक्रम पर उत्पादन संभव हो गया। उन्होंने 90 नैनोमीटर|90 से निर्मित [[ गतिशील रैंडम एक्सेस मेमोरी ]] (डायनामिक रैंडम-एक्सेस मेमोरी) का प्रदर्शन किया। एनएम बल्क फिनफेट प्रक्रिया। [14]

2011 में, इंटेल ने त्रि-द्वार ट्रांजिस्टर का प्रदर्शन किया, जहां द्वार तीन तरफ से प्रणाल को घेरता है, जिससे प्लानर ट्रांजिस्टर की तुलना में बढ़ी हुई ऊर्जा दक्षता और कम द्वार देरी - और इस प्रकार बेहतर प्रदर्शन की अनुमति मिलती है। [25][26][27]

22 एनएम और उससे नीचे के व्यावसायिक रूप से उत्पादित चिप्स में सामान्यतः फिनफेट द्वार अभिकल्पना का उपयोग किया जाता है (लेकिन 12 एनएम के विकास के साथ, प्लानर प्रक्रियाएं 18 एनएम तक उपस्थित होती हैं)। इंटेल के त्रि-द्वार वेरिएंट की घोषणा 2011 में इसके आइवी ब्रिज (माइक्रोआर्किटेक्चर) के लिए 22 एनएम पर की गई थी। [28] ये उपकरण 2012 से शिप किए गए। 2014 के बाद से, 14 एनएम (या 16 एनएम) पर प्रमुख फाउंड्रीज़ (टीएसएमसी, सैमसंग, ग्लोबलफाउंड्रीज़) ने फिनफेट अभिकल्पना का उपयोग किया है।

2013 में, एसके हाइनिक्स ने 16 का व्यावसायिक बड़े मापक्रम पर उत्पादन प्रारम्भ किया एनएम प्रक्रिया, [29] टीएसएमसी ने 16 एनएम फिनफेट प्रक्रिया का उत्पादन प्रारम्भ किया, [30] और सैमसंग इलेक्ट्रॉनिक्स ने 10 का उत्पादन प्रारम्भ किया एन [31] टीएसएमसी ने 2017 में 7 एनएम प्रक्रिया का उत्पादन प्रारम्भ किया,[32] और सैमसंग ने 2018 में 5 एनएम प्रक्रिया का उत्पादन प्रारम्भ किया। [33] 2019 में, सैमसंग ने 3 के व्यावसायिक उत्पादन की योजना की घोषणा की एनएम गाफेट प्रक्रिया 2021 तक है।[34]

नैनोइलेक्ट्रॉनिक फिनफेट अर्धचालक मेमोरी का व्यावसायिक उत्पादन 2010 में प्रारम्भ हुआ। [1] 2013 में, एसके हाइनिक्स ने 16 का बड़े मापक्रम पर एनएम नैंड फ्लैश मेमोरी उत्पादन प्रारम्भ किया, [29] और सैमसंग इलेक्ट्रॉनिक्स ने 10 नैनोमीटर 10 का उत्पादन बहुस्तरीय कोशिका (एमएलसी) नंद फ्लैश मेमोरी प्रारम्भ किया एनएम । [31]2017 में, टीएसएमसी ने 7 एनएम प्रक्रिया का उपयोग करके स्थैतिक रैंडम-एक्सेस मेमोरी मेमोरी का उत्पादन प्रारम्भ किया। [32]


यह भी देखें

संदर्भ

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बाहरी संबंध

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