FinFET: qué es, estructura, tipos, desafíos

Los transistores MOSFET dejaron paso a los FinFET, unos dispositivos con estructura tridimensional, con una o varias puertas, y que han llegado para mejorar los chips semiconductores. Aunque poco a poco se vayan relegando a solo algunos diseños, ya que han llegado los nuevos GAAFET, etc..

Lo cierto es que siguen siendo muy interesantes, dignos de estudio… ¡Y hoy te lo explicamos!

MOSFET vs FinFET, planar vs 3D

Como se puede ver, desde la creación del primer chip planar, se ha venido construyendo transistores en dos dimensiones, totalmente integrados en el sustrato semiconductor de los MOSFET. En cambio, para seguir minimizando el ancho del canal y aumentar el rendimiento, de esta estructura han pasado a un diseño 3D, en el que el canal es una aleta (fin).

Si bien ambos comparten el principio de funcionamiento básico (FET o Field Effect Transistor), presentan diferencias significativas en su estructura y características:

• Estructura: como ya he dicho, el MOSFET es plano, en dos dimensiones, mientras que el FinFET es tridimensional. La puerta metálica envuelve la aleta en el segundo caso, lo que permite un mejor control del canal. No obstante, la complejidad de la fabricación del FinFET es más compleja, aumentando las etapas del proceso de fabricación al tener que realizar más pasos de crecimiento y grabado…
• Rendimiento: los FinFET generalmente ofrecen un mejor rendimiento que los MOSFET planos. Esto se debe a su canal más delgado y a un mejor control de la corriente.
• Consumo de energía: los FinFET también suelen ser más eficientes energéticamente que los MOSFET, ya que la corriente de fuga es menor.
• Densidad: se pueden integrar más transistores FinFET que MOSFET por unidad de superficie, debido a los tamaños más reducidos de los primeros, lo cual es otra ventaja.

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Tipos de FinFET

Dentro de los FinFET podemos encontrar variantes como:

• FinFET de puerta única (Single-Gate FinFET): es el transistor convencional, con una sola puerta metálica que envuelve la aleta por un lado, siendo más simple y de menor coste de producción, pero con rendimientos y eficiencia más limitados.
• FinFET de doble puerta (Double-Gate FinFET): posee dos puertas metálicas que envuelven las aletas por ambos lados, proporcionando un control superior del canal y una mejor conmutación, permitiendo mayor rendimiento y menor consumo.
• FinFET Trigate (Tri-Gate FinFET): con una tercera puerta adicional que controla la parte inferior de las aletas. Este tipo permite un mejor equilibrio entre rendimiento, eficiencia y coste, pero es más complejo de producir.

Quizás te pueda sonar extraño lo de que un transistor tenga varias puertas, pero mientras la puerta principal puede controlar el flujo de corriente a través del canal, de forma similar a como lo hace un MOSFET tradicional, abriendo y cerrando el paso, las otras puertas podrían modular el canal, mejorando la transconductancia y reduciendo las fugas. Y, por cierto, cada una de las puertas se activan de forma simultánea, pero con diferentes voltajes.

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