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标题: 三栅极技术给FPGA带来突破性优势 [打印本页]

作者: 520503 时间: 2014-5-5 17:03 标题: 三栅极技术给FPGA带来突破性优势

关键字：三栅极 FPGA 3D结构可编程逻辑器件
本文考察了半导体制造业中晶体管设计从传统平面向3D结构转化的影响，以及其对可编程逻辑器件性能的显著提升。
引言

2013年2月，Altera公司与Intel公司共同宣布了Altera下一代最高性能FPGA产品的生产将独家采用Intel的14nm 3D Tri-Gate(三栅极)晶体管技术。这使得Altera成为当前采用最先进、最高性能半导体技术的独家专业FPGA供应商。本文介绍了三栅极及相关技术的历史与现状，以便了解三栅极技术对高性能FPGA性能的影响，以及其在数字电路速度、功率以及生产方面有何种程度的优势。

晶体管设计的背景

1947年，贝尔实验室展示了第一支晶体管，采用的是锗“点接触”结构。1954年，硅被首次用于制造双极型晶体管，但直到1960年才出现了第一支硅金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)。最早的MOSFET为2D平面器件，其电流是从栅极下的硅表面上流过。在大约50年的时间里，MOSFET器件的基本结构实际上维持不变。

自从1965年摩尔定律提出以来，MOSFET工艺有了许多的改进与提高，这反过来也使摩尔定律越来越深入人心，并应用于半导体产品规划中。过去10年来，由于在应变硅和高K金属栅方面的技术突破，MOSFET的性能与功耗一直在持续得到改善。

直到1991年，日立中央研究实验室的Digh Hisamoto和另一研究小组发表了一篇论文，人们才认识到了3D(或“环绕”)栅极晶体管技术的潜能，它能增强MOSFET性能，并消除短沟道效应。该论文将所述3D结构称为“耗尽型痩沟道晶体管”，或DELTA。

1997年，美国国防部高级研究计划局将一个合约授予伯克利加州大学的一个研究团队，要求开发一种基于DELTA概念的深亚微米晶体管。该项研究结果最早发布在1999年，该器件被叫做“FinFET”，因为晶体管几何结构的中心呈鳍状。

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