一、前言

平心而论，对于普通数码科技爱好者朋友来说，要理解FinFET工艺有点困难，因为这里面涉及大量的相关基础知识和术语，只有先理解这些基础知识和背景之后，才能深入理解。

二、基础知识

虽然芯片看起来很高大上，其实它的本质仍然是三极晶体管，由源极（Source）、漏极（Drain）和栅极（Gate）所组成。我们通常所说的XX纳米指的是栅极的沟道长度，这个数值是评判芯片制造工艺先进程度的一个重要指标，栅长越短越先进。

但是，受制于多种因素，栅长并不能无限制地缩小，当栅长缩短到一定程度时，会产生短沟道效应，导致漏电、功耗增加、发热等问题。因此，在追求更小栅长的同时，也需要对芯片的性能、功耗和稳定性进行综合考虑和优化。

三、诞生背景

在早些年，晶体管是平面的（请参阅下图），这样方案的极限是22纳米，为了进一步提升芯片制程，就必须对现有的晶体管设计思路进行重大的改革和创新，在这种背景下FinFET应运而生。

FinFET的英文全称是Fin-Field-Effect Transistor，中文全称是鳍式场效应晶体管。与之前传统的平面不同，FinFET晶体管的沟道不再是平面的，而是像鱼鳍一样垂直于衬底是一种基于立体结构的晶体管，这也是其名称的由来。

这种独特的鳍状结构使得栅极能够从三个方向环绕沟道，可以大幅增强栅极对沟道的控制能力。

四、FinFET工艺的工作原理

的工作原理基于场效应原理，当在栅极上施加电压时，会在栅极与沟道之间形成电场。如果栅极电压为正（对于 N 型 FinFET），这个电场会吸引电子聚集在沟道表面，形成一个导电的反型层，从而将源极和漏极连接起来，此时晶体管处于导通状态，电流可以从源极流向漏极。

反之，当栅极电压为零或为负时，沟道中的载流子被耗尽，导电沟道消失，晶体管截止，电流就无法通过。

由于 FinFET的栅极从三个方向环绕沟道，相比于传统平面晶体管只有一个方向的栅极控制，它能够更有效地控制沟道中的载流子浓度和流动，减少短沟道效应的影响。

五、FinFET工艺的优势

1、提升性能

FinFET的三维结构使得栅极能够从三个方向控制沟道，因此对载流子的控制更加精确。这使得晶体管在导通状态下能够通过更大的电流，从而提高芯片的运算速度和处理能力。

2、降低功耗

FinFET能够更好地控制沟道中的载流子，在晶体管截止状态下，漏电流大幅降低。由于其良好的开关特性，FinFET 在信号切换过程中的能量损耗也更低，有助于降低芯片的动态功耗。

六、FinFET工艺的发展历程

FinFET的概念最早由加州大学伯克利分校胡正明教授（请参阅上图）在1990年提出，经过多年的研究和技术积累，2011年，英特尔率先将FinFET工艺引入到生产中，应用于22纳米制程的芯片制造。

这一举措标志着FinFET工艺从实验室走向了实际生产，开启了半导体制造工艺的新时代。随后，三星、台积电等半导体制造厂商也纷纷跟进，不断推进 FinFET 工艺的发展和完善。

从最初的22纳米制程，到如今的7纳米、5纳米甚至更先进的制程，FinFET工艺在不断缩小晶体管尺寸、提高芯片性能方面发挥了巨大的作用。

七、总结与展望

客观来说，FinFET是提升芯片先进制程过程的一次大的突破，但是它也不是万能的，在3纳米左右FinFET也遇到了较大困难，现在业界几家主流厂商采取了不同的方向。

台积电采用FINFLEX工艺，它是FinFET的改进升级版，三星采用的是GAAFET（环绕栅极场效应晶体管）工艺，英特尔的 2 纳米工艺被称为20A，将采用RibbonFET（全栅极晶体管）和背面供电技术（请参阅上图），到底哪种方案最佳，目前还犹未可知。