फिन क्षेत्र-प्रभाव ट्रांजिस्टर

फिन फील्ड इफ़ेक्ट ट्रांजिस्टर  (FinFET) एक मल्टीगेट डिवाइस है, एक MOSFET (मेटल-ऑक्साइड-सेमीकंडक्टर फील्ड-इफेक्ट ट्रांजिस्टर) एक वेफर (इलेक्ट्रॉनिक्स) पर बनाया गया है जहां गेट को चैनल के दो, तीन या चार किनारों पर रखा जाता है। या चैनल के चारों ओर लिपटा हुआ, एक डबल या मल्टी गेट संरचना बनाता है। इन उपकरणों को सामान्य नाम फिनफेट दिया गया है क्योंकि स्रोत/नाली क्षेत्र सिलिकॉन सतह पर पंख बनाता है। फिनफेट उपकरणों में प्लेनर सीएमओएस (पूरक धातु-ऑक्साइड-सेमीकंडक्टर) तकनीक की तुलना में काफी तेज स्विचिंग समय और उच्च वर्तमान घनत्व होता है। फिनफेट एक प्रकार का गैर-प्लानर ट्रांजिस्टर या 3डी ट्रांजिस्टर है। यह आधुनिक नैनोइलेक्ट्रॉनिक सेमीकंडक्टर उपकरण निर्माण का आधार है। फिनफेट गेट्स का उपयोग करने वाले माइक्रोचिप्स पहली बार 2010 की पहली छमाही में व्यावसायीकृत हो गए, और 14 एनएम, 10 एनएम और 7 एनएम प्रक्रिया सेमीकंडक्टर नोड पर प्रमुख गेट डिजाइन बन गए।

एक ही फिनफेट ट्रांजिस्टर में कई पंख होते हैं, जो अगल-बगल व्यवस्थित होते हैं और सभी एक ही गेट से ढके होते हैं, जो ड्राइव की ताकत और प्रदर्शन को बढ़ाने के लिए विद्युत रूप से एक के रूप में कार्य करते हैं।

इतिहास
MOSFET को पहली बार 1960 में बेल लैब्स के मोहम्मद ओटाला और दावों कहंग द्वारा प्रदर्शित किए जाने के बाद, डबल गेट   पतली फिल्म वाला ट्रांजिस्टर  (टीएफटी) की अवधारणा 1967 में एच. आर. फराह (बेंडिक्स कॉर्पोरेशन) और आर. एफ. स्टाइनबर्ग द्वारा प्रस्तावित की गई थी। एक डबल-गेट MOSFET को बाद में इलेक्ट्रोटेक्निकल प्रयोगशाला  (ETL) के तोशीहिरो सेकिगावा द्वारा 1980 के पेटेंट में प्लानर XMOS ट्रांजिस्टर का वर्णन करते हुए प्रस्तावित किया गया था। सेकिगावा ने 1984 में ईटीएल में युताका हयाशी के साथ एक्सएमओएस ट्रांजिस्टर का निर्माण किया। उन्होंने प्रदर्शित किया कि एक साथ जुड़े दो गेट इलेक्ट्रोड के बीच पूरी तरह से समाप्त सिलिकॉन-ऑन-इन्सुलेटर (एसओआई) डिवाइस को सैंडविच करके शॉर्ट-चैनल प्रभाव को काफी कम किया जा सकता है। पहले फिनफेट ट्रांजिस्टर प्रकार को डिप्लेटेड लीन-चैनल ट्रांजिस्टर या डेल्टा ट्रांजिस्टर कहा जाता था, जिसे पहली बार 1989 में Hitachi  के दिघ हिसामोटो, टोरू कागा, योशिफुमी कावामोटो और ईजी टाकेडा द्वारा जापान में निर्मित किया गया था।  ट्रांजिस्टर का गेट शीर्ष और किनारों पर या केवल किनारों पर अर्धचालक चैनल फिन को कवर और विद्युत रूप से संपर्क कर सकता है। पहले को ट्राई-गेट ट्रांजिस्टर और दूसरे को डबल-गेट ट्रांजिस्टर कहा जाता है। एक डबल-गेट ट्रांजिस्टर वैकल्पिक रूप से प्रत्येक पक्ष को दो अलग-अलग टर्मिनल या संपर्कों से जोड़ सकता है। इस वैरिएंट 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 डिवाइस अनुसंधान सम्मेलन में स्टीफन वाई. चाउ के साथ एक पेपर प्रकाशित किया, जिसमें डिवाइस स्केलिंग में सुधार और वृद्धि के लिए एक विस्तृत सीएमओएस ट्रांजिस्टर को संकीर्ण चौड़ाई वाले कई चैनलों में काटने के लाभ को रेखांकित किया गया था। प्रभावी डिवाइस की चौड़ाई बढ़ाकर डिवाइस करंट। यह संरचना आधुनिक फिनफेट जैसी दिखती है। यद्यपि कुछ डिवाइस की चौड़ाई को संकीर्ण चौड़ाई में काटकर त्याग दिया जाता है, लंबे पंखों के लिए, संकीर्ण पंखों की साइड की दीवार का संचालन नुकसान की भरपाई से अधिक होता है। डिवाइस में 32 नैनोमीटर|35 एनएम चैनल चौड़ाई और 65-नैनोमीटर प्रक्रिया|70 एनएम चैनल लंबाई थी।

DELTA ट्रांजिस्टर पर डिघ हिसामोटो के शोध की क्षमता ने DARPA (DARPA) का ध्यान आकर्षित किया, जिसने 1997 में कैलिफोर्निया विश्वविद्यालय, बर्कले के एक शोध समूह को DELTA प्रौद्योगिकी पर आधारित एक गहरे नैनो इलेक्ट्रॉनिक्स  | उप-माइक्रोन ट्रांजिस्टर विकसित करने के लिए एक अनुबंध प्रदान किया।. समूह का नेतृत्व टीएसएमसी के चेन नाम हू  के साथ हिसामोटो ने किया था। टीम ने 1998 और 2004 के बीच निम्नलिखित सफलताएँ हासिल कीं।
 * 1998 – ए एन चैनल फिनफेट (22 एनएम प्रक्रिया|17 एनएम) – जी जीएच हिसामोटो, चेन मिन जी, टू जे किम, जेफरी बोकोर, वेन चिन यी, कमजोर बी परिवार डी जिकेई आरएस मशीन, कॉलर के प्लान, हानि, हिदेकी टेकुची, संख्या और सुबह
 * 1999 – पी-चैनल फिनफेट (45 नैनोमीटर|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
 * 2001 – 14 एनएम प्रक्रिया|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 बीओ अतिथि
 * 2002 – 10 एनएम फिनफेट – शिबली अहमद, स्कॉट बेल, साइरस टैबरी, जेफरी बोकोर, डेविड किसर, चेनमिंग हू, त्सू-जे किंग लियू, बिन यू, लेलैंड चांग
 * 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 फील्ड-इफेक्ट ट्रांजिस्टर) शब्द गढ़ा, SOI सब्सट्रेट पर निर्मित एक गैर-प्लानर, डबल-गेट ट्रांजिस्टर का वर्णन करने के लिए उपयोग किया जाता है। 2006 में, KAIST (KAIST) 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 गेट-ऑल-अराउंड (GAA) फिनफेट तकनीक पर आधारित है। 2011 में,  चावल विश्वविद्यालय  के शोधकर्ताओं मसूद रोस्तमी और कार्तिक मोहनराम ने प्रदर्शित किया कि फिनफेट में दो विद्युत रूप से स्वतंत्र गेट हो सकते हैं, जो सर्किट डिजाइनरों को कुशल, कम-शक्ति वाले गेटों के साथ डिजाइन करने के लिए अधिक लचीलापन देता है। 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।

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

2004 में, SAMSUNG  ने बल्क फिनफेट डिज़ाइन का प्रदर्शन किया, जिससे फिनफेट उपकरणों का बड़े पैमाने 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।

2011 में, इंटेल ने त्रि-गेट ट्रांजिस्टर का प्रदर्शन किया, जहां गेट तीन तरफ से चैनल को घेरता है, जिससे प्लानर ट्रांजिस्टर की तुलना में बढ़ी हुई ऊर्जा दक्षता और कम गेट देरी - और इस प्रकार बेहतर प्रदर्शन की अनुमति मिलती है। 22 एनएम और उससे नीचे के व्यावसायिक रूप से उत्पादित चिप्स में आम तौर पर फिनफेट गेट डिज़ाइन का उपयोग किया जाता है (लेकिन 12 एनएम के विकास के साथ, प्लानर प्रक्रियाएं 18 एनएम तक मौजूद होती हैं)। इंटेल के त्रि-गेट वेरिएंट की घोषणा 2011 में इसके आइवी ब्रिज (माइक्रोआर्किटेक्चर) के लिए 22 एनएम पर की गई थी। ये उपकरण 2012 से शिप किए गए। 2014 के बाद से, 14 एनएम (या 16 एनएम) पर प्रमुख फाउंड्रीज़ (टीएसएमसी, सैमसंग, ग्लोबलफाउंड्रीज़) ने फिनफेट डिज़ाइन का उपयोग किया।

2013 में, एसके हाइनिक्स ने 16 का व्यावसायिक बड़े पैमाने पर उत्पादन शुरू कियाएनएम प्रक्रिया, टीएसएमसी ने 16 का उत्पादन शुरू कियाएनएम फिनफेट प्रक्रिया, और सैमसंग इलेक्ट्रॉनिक्स ने 10 नैनोमीटर|10 का उत्पादन शुरू कियाएनएम प्रक्रिया. टीएसएमसी ने 2017 में 7 एनएम प्रक्रिया का उत्पादन शुरू किया, और सैमसंग ने 2018 में 5 एनएम प्रक्रिया का उत्पादन शुरू किया। 2019 में, सैमसंग ने 3 के व्यावसायिक उत्पादन की योजना की घोषणा कीएनएम GAAFET प्रक्रिया 2021 तक। नैनोइलेक्ट्रॉनिक फिनफेट अर्धचालक स्मृति  का व्यावसायिक उत्पादन 2010 में शुरू हुआ। 2013 में, एसके हाइनिक्स ने 16 का बड़े पैमाने पर उत्पादन शुरू कियाएनएम  नैंड फ्लैश  मेमोरी, और सैमसंग इलेक्ट्रॉनिक्स ने 10 नैनोमीटर|10 का उत्पादन शुरू कियाएनएम  बहुस्तरीय कोशिका  (एमएलसी) नंद फ्लैश मेमोरी। 2017 में, TSMC ने 7 एनएम प्रक्रिया का उपयोग करके  स्थैतिक रैंडम-एक्सेस मेमोरी  मेमोरी का उत्पादन शुरू किया।

यह भी देखें

 * ट्रांजिस्टर गिनती

बाहरी संबंध

 * "The Silicon Age: Trends in Semiconductor Devices Industry", 2022