این مقاله ترجمه ی خودمه، امیدوارم لذت ببرید!
در بیش از 4 دهه، اندازهی ترانزیستورها به صورت نمایی کوچک میشد و بنابراین تعداد ترانزیستورهای موجود در یک چیپ، به صورت نمایی افزایش یافت. چنین افزایشی در چگالی بستهبندی، توسط کوچک کردن ترانزیستور اثر میدانی نیمهرسانا-اکسید-فلز (MOSFET[1]) امکان پذیر بود. در نسل کنونی از ترانزیستورها، ابعاد ترانزیستور به اندازهای کوچک شده که مشخصههای الکتریکی دستگاه به طور محسوسی کاهش پیدا کرده است؛ طوری که باعث جلوگیری از ادامهی کاهش اندازهی ترانزیشتور شده است. اخیرا، نسل جدیدی از ترانزیستورهای اثر میدانی نیمهرسانا-اکسید-فلز، با نام ترانزیستورهای چندگیتی ارائه شده است؛ چنین ترانزیستورهایی با هندسهی چند گیتی، امکان ادامهی بهبود کارایی رایانهها همزمان با کوچک سازی آنها را، در دهههای آینده را فراهم میکند. در این تحقیق ابتدا به بررسی MOSFET های عادی(مسطح) پرداخته و محدودیتهای این نوع ترانزیستور را بررسی میکنیم، سپس به معرفی جدیدترین ترانزیستور از نوع چندگیتی که به تولید انبوه رسیده است، میپردازیم.
MOSFET
این ترانزیستور بار اصلی صنعت میکروالکترونیک را بر دوش خود میکشد. بلوکهای ریزپردازنده ها، چیپ خافظه و ریزمدارهای ارتباطی از این ترانزیستورها ساخته میشوند. یک ریزپردازندهی مدرن میتواند شامل بیش از 2 میلیون MOSFET باشد و همچنین یک حافظهی 32 گیگابایتی که فقط نیم گرم وزن دارد، شامل 256 میلیون ترانزیستور است که با تعداد ستارههای موجود در کهکشان راه شیری قابل مقایسه است. این نوع ترانزیستورها بیشتر به عنوان کلید در ریزمدارهای منطقی به کارمیروند؛ اگرچه از آنها برای مقاصد دیگر هم میتوان بهره جست.
نمونهای از یک MOSFET در شکل 1 قابل مشاهده است. این ترانزیستور شامل دو نیمهرسانای نوع n با نامهای source و drain است که با یک نیمهرسانای نوع p که substrate نامیده میشود، از هم جدا میشوند. این توصیف برای MOSFET از نوع n (NMOS) است. MOSFET نوع p (PMOS)، ترکیب متفاوتی در ناحیههای source، drain و substrate دارد. عموما نیمهرسانای مورد استفاده سیلیکون است، اگرچه سایر مواد نیمهرسانا با سرعت حمل بار بیشتر نیز در صنعت میکروالکترونیک مورد استفاده قرار میگیرد. لایهای نازک از مواد عایق مانند سیلیکون اکسید، ناحیهی بین source و drain را میپوشاند و این لایه با یک لایهی فلزی که گیت نامیده میشود، فراگرفته شده است. عایق به عنوان گیت اکسید در نظر گرفته میشود.