晶片與奈米的前世今生

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節能電晶體元件

  半導體產業發展最著名的定律莫過於是「摩爾定律」,這個定律至少足足影響半世紀以上的半導體產業發展,也讓整個半導體產業技術有了一個十分明確的演進藍圖,也就是在每個世代的半導體工藝技術可使得單位面積上電晶體元件數目增加一倍。

10奈米鰭式電晶體10奈米鰭式電晶體

  由於元件數目增加一倍,其能量消耗也會跟著增加一倍,因此理想上每個世代的電晶體必須要能節省一半以上的功耗,以避免下一世代的晶片對能源的需求量大幅的增加。幸運的是當電晶體元件尺寸以倍數的方式縮小時,電晶體的功耗需求也會跟著減少,只可惜減少的幅度並非是以倍數的方式減少。這也是為什麼每個新世代的電腦、平板或手機對電池或電源供應器的瓦數是不段的增加,甚至對散熱的需求也是不斷的提升。

 

  TSRI近來與國內外研究團體合作開發新的節能電晶體元件「負電容電晶體元件」,只需透過簡單的鐵電材料使用在鰭式電晶體上,就可節省30%左右的功耗,並可以適用在每一世代的電晶體元件上。此項技術已展示在2015和2018 國際半導體元件會議(IEDM)中,受到產業界的吸引目光與合作開發的機會。