MosFET晶体管、浮栅晶体管与半浮栅晶体管

    MosFET晶体管和浮栅晶体管广泛应用于当前主流芯片之中。

    尽管制造工艺进步让MosFET晶体管可以缩小尺寸，但是其功率密度却一直无法降低。这导致了该器件的功耗非常高。“举个例子，如果CPU上面不带电风扇的话，可能你一开电脑，芯片就会‘唰’一下烧起来，”复旦大学微电子学院副院长张卫介绍说，“MosFET晶体管集成电路如果进一步做小到十几纳米左右，那么它的功耗将巨大得不可接受”。

    另一种常见的集成电路器件是浮栅晶体管，多应用于闪存（U盘），其特点是即使断电，信息也不会丢失，但是在写入和擦除数据时，该晶体管都会放出大量的热量。这和它的工作原理有关：传统浮栅晶体管利用“栅”结构来调节电场、实现“存储”功能，利用高电压写入“数据”，而“擦除”则要用更高的电压。此外，受“栅”结构工作原理的影响，由浮栅晶体管制成的集成电路在速度上也受到了较大的限制。

    而半浮栅晶体管则在降低功耗和提高性能这两方面都取得了很大的突破。通过将栅结构和突破性的隧穿（TEFT）晶体管结构相结合，半浮栅晶体管极大地降低了自身的能耗；拥有量子隧穿结构（TFET）的半浮栅晶体管比传统MosFET晶体管体积更小、集成度更高，即使把集成电路做到十几纳米，半浮栅晶体管组成的器件依然能保持很低的能耗。（曹继军、颜维琦整理）