晶体管微缩会终结吗？集成电路制造工艺升级

在集成电路制造工艺升级的过程中，High-K和FinFET的出现对摩尔定律的延续发生了重要的作用，并一再打破了过去专家对行业的预测。近年来，随着工艺的进一步演进，业界又开始产生了对晶体管能否继续缩进产生了疑惑。

在今日开幕的CSTIC2018上，FinFET的发明者胡正明教授发表了题为《Will Scaling End？What Then？》的演讲，探讨集成电路制造的发展方向。

胡教授表示，在1999年的时候，业界的普遍观点是晶体管微缩将会在35纳米的时候结束。

然而，就在同一年，UC Berkeley推出了45纳米的FinFET晶体管。得益于新的晶体管构造模式，器件的性能测试参数获得了不错的效果。

在当时，胡正明教授团队即发现，即使1nm的氧化层也无法消除界面以下数纳米处的漏电，所以他们向DARPA提议了两种Ultra-thin-body的MOSFET。

其中之一就是堪称改变整个半导体历史的FinFET:

另一结构就是UTB-SOI (FDSOI)：

在谈到限制Lg微缩的原因，根据ITRS的的观点，硅的film/fin/wire能够减小到6nm。

但是，MoS2、WSe和HfTE等材料的晶体天然厚度就是0.6nm，基于这些材料的2D晶体管拥有更短的Lg和更好的电学特性，但是制作工艺很困难，想要在12寸wafer上均匀生长其实有很大的挑战。

他进一步指出，Full wafer available Seeded CVD MOS2 over SiO2

之后胡教授介绍了堆叠的2D半导体电路

还谈到了CVD MoS2 沟道放置在鳍状Si back gate的FinFET

胡教授强调了降低IC功耗的重要性

要达到降低功耗的目的，那就需要从以下三个方向考虑：

首先他分享了关于降低Vdd的观点

然后胡教授还谈到了负电容晶体管（NCFET）

他将30纳米 FinFET和NCFET做了对比

并进一步强调了NCFET的特性

之后胡教授还介绍了Ferroelectric Negative Capacitance

还做了一个不同电压下的表现对比

他还总结了以下几点

胡教授表示，晶体管微缩会变得越来越慢。

一方面因为原子的尺寸是固定的，会达到物理极限；另一方面光刻和其他制造技术变得越来越昂贵。但是通过器件创新，cost-power-speed能够继续改进。

整个半导体产业一定能长期增长。不是每个人都会获益，有输家和赢家，但是因为半导体体量很大，赢家会很成功。过去几年半导体产值超过1995年前所有总和，半导体成长不会慢于全球经济增长，因为人们需要更智能的设备。

最后，胡教授就他这个演讲，做了一个总结：