什么是 FinFET？
FinFET 是一种晶体管。作为晶体管，它是一个放大器和一个开关。其应用包括家用电脑、笔记本电脑、平板电脑、智能手机、可穿戴设备、高端网络、汽车等。
FinFET 代表鳍状场效应晶体管。Fin，因为它有一个鳍状体 – 形成晶体管主体的硅鳍区分开来。场效应，因为电场控制材料的电导率。
FinFET 是一种非平面器件，即不局限于单个平面。它也被称为 3D，因为它具有第三个维度。
为避免混淆，必须了解不同的文献在提及 FinFET 器件时使用不同的标签。
为什么使用 FinFET 器件代替 MOSFET？
选择 FinFET 器件而不是传统 MOSFET 的原因有很多。提高计算能力意味着增加计算密度。需要更多的晶体管来实现这一点，这会导致更大的芯片。但是，出于实际原因，保持面积大致相同至关重要。
如前所述，获得更多计算能力的一种方法是缩小晶体管的尺寸。但随着晶体管尺寸的减小，漏极和源极之间的接近程度降低了栅极控制沟道区域中电流的能力。因此，平面 MOSFET 显示出令人反感的短通道效应。
将栅极长度 （Lg） 缩小到 90 nm 以下会产生明显的泄漏电流，而低于 28 nm 时，泄漏过大，使晶体管变得无用。因此，随着栅极长度的缩小，抑制关断态泄漏至关重要。
提高计算能力的另一种方法是改变用于制造芯片的材料，但从经济角度来看，这可能并不合适。
简而言之，FinFET 器件表现出卓越的短通道性能，与传统 MOSFET 技术相比，具有相当短的开关时间和更高的电流密度。
计算 FinFET 晶体管宽度 （W）
FinFET 的通道（翅片）是垂直的。该设备需要牢记特定的尺寸。唤起马克斯·普朗克的“量子”，FinFET 表现出一种称为宽度量化的特性：它的宽度是其高度的倍数。不能使用随机宽度。
翅片厚度是一个关键参数，因为它控制短通道行为和器件的亚阈值摆幅。亚阈值摆幅测量晶体管的效率。栅极电压的变化使漏极电流增加了一个数量级。
图 1.FinFET 尺寸。图片基于 King Liu，2012 年
图 1 显示了 FinFET 的尺寸，其中：
Lg = 浇口长度
T = 翅片厚度
Hfin = 鳍片高度
W = 晶体管宽度（单翅片）
Weff = 有效晶体管宽度（多个鳍片）
对于双栅极：W = 2 ? Hfin
对于三栅极：W = 2 ? Hfin + T
多个翅片将增加晶体管宽度。
Weff = n ? W
其中 n = 翅片数量
FinFET 优势
更好地控制通道
抑制的短通道效果
更低的静电泄漏电流
更快的开关速度
更高的漏电流（每个尺寸的驱动电流更大）
更低的开关电压
低功耗
FinFET 的缺点
难以控制的动态 Vth
量化的装置宽度。不可能对翅片进行分数划分，因此设计人员只能以整个翅片的倍数来指定器件的尺寸。
由于 3-D 轮廓导致更高的寄生效应
极高电容
拐角效应：与侧壁的电场相比，拐角处的电场总是被放大。这可以通过在角落里的硝酸盐层来化。
制造成本高
FinFET 演进
现代电子产品的基础是 CMOS 晶体管。在过去的 17 年里，CMOS 技术在制造和建筑中使用的材料方面取得了重大进步。
个巨大的飞跃是在 90 nm 技术节点引入应变工程。后续步骤是在 45 nm 处具有高 k 电介质的金属栅极，以及在 22 nm 节点上的 FinFET 架构。
2012 年标志着款商用 22nm FinFET 的诞生。对 FinFET 架构的后续改进提高了性能并减小了面积。FinFET 的 3D 特性具有许多优势，例如增加翅片高度以在相同的尺寸下获得更高的驱动电流。
图 2 显示了 MOSFET 结构的演变：双栅极、三栅极、π 栅极、Omega 栅极和全环绕栅极。双栅极和三栅极 FinFET 因其结构简单且易于制造而很常见。
尽管 GAA 器件是在 FinFET 之前提出的，但后者更适合执行生产。
图 2.MOSFET 的演变。图片基于 King Liu，2012 年
