FinFET/GAAFET纳电子学与人工智能芯片的新进展

作者：赵正平

来源：微纳电子技术, 2022, 59(03): 195-209.

DOI：10.13250/j.cnki.wndz.2022.03.001

• 鳍式场效应晶体管(FinFET)
• 环绕栅场效应晶体管(GAAFET)
• 互补场效应晶体管(CFET)
• 人工智能(AI)芯片
• 图像处理器(GPU)
• 张量处理器(TPU)
• 神经网络处理器(NPU)
• 存储中计算
• 静态随机存取存储器(SRAM)
• 电阻式随机存取存储器(RARAM)

集成电路在后摩尔时代的发展呈现出多模式创新的特点。综述了后摩尔时代中两大创新发展热点，即鳍式场效应晶体管/环绕栅场效应晶体管(FinFET/GAAFET)纳电子学和基于深度学习新算法的人工智能(AI)芯片，并介绍了其发展历程和近两年的最新进展。在FinFET/GAAFET纳电子学领域，综述并分析了当今Si基CMOS集成电路的发展现状，包含Intel的IDM模式、三星和台积电的代工模式3种技术路线，及其覆盖了22、14、10、7和5 nm集成电路纳电子学的5代技术各自的创新特点，以及未来3和2 nm技术节点GAAFET的各种创新结构的前瞻性技术研究。摩尔定律的继续发展将以Si基FinFET和GAAFET的技术发展为主。在AI芯片领域，综述并分析了数字AI芯片和模拟AI芯片的发展现状，包含神经网络云端和边缘计算应用的处理器(图像处理器(GPU)、张量处理器(TPU)和中央处理器(CPU))、加速器和神经网络处理器(NPU)等的计算架构的创新，各种神经网络算法和计算架构结合的创新，以及基于存储中计算新模式的静态随机存取存储器(SRAM)和电阻式随机存取存储器(RARAM)的创新。人工智能芯片的创新发展可弥补后摩尔时代集成电路随晶体管密度上升而计算能力增长缓慢的不足。

• 单位
  中国电子科技集团公司