自从1988年GAAFET首次登场，它的核心优势就是能让设计师随意改变通道的宽度，这意味着晶体管可以在高性能与低功耗之间自由切换。宽一点的纳米片负责高负载的工作，性能就能飙升；而窄一点的纳米片处理轻量任务时，功耗就会骤降。三星早在2019年推出的3GAE设计套件就已经证明了这一点，它提供了四种不同宽度的纳米片供早期客户尝试。官方数据显示，相比7LPP工艺，3GAE的性能提升了30%，功耗降低了50%，晶体管密度更是提高了80%。 2019年三星发布的3GAE设计套件里就藏着这个秘密：设计师可以通过调整纳米片的厚度来让晶体管变“厚”，结果性能就翻了三倍。为了实现这一目标，三星的工程师给每颗晶体管都配备了独立的通道宽度，这是传统FinFET无法做到的。FinFET要提升性能只能靠堆叠更多鳍片，通道宽度只能翻倍或两倍，不仅精度低而且占用的面积大。在这次IEEE国际固态电路会议（ISSCC）上，三星直接把量产版的GAAFET命名为3GAE MBCFET（Multi-Bridge Channel FET），这是他们的专属商标。 现在三星要把这个厚鳍结构搬到3nm工艺上了，他们要成为全球第一家正式引入这种结构的半导体厂商。这个3GAE MBCFET相比FinFET更“厚”，却是一种进步。三星把GAAFET分成了两类：典型的那种像纳米线一样细的鳍片被称为“典型GAAFET”，而稍微厚一点的纳米片状鳍片则被称为MBCFET。过去大家都把它们统称为“环绕栅晶体管（SGT）”，但MBCFET是三星注册的名字，技术细节只能由他们自己独享。 三星在3nm工艺中采用了MBCFET结构来提升性能和能效。为了证明MBCFET不仅适用于逻辑电路，也能让缓存缩小体积的同时保持强大的性能，他们在ISSCC上展示了一款面积仅56 mm²的256Mb MBCFET SRAM芯片。在传统的六晶体管SRAM单元里，传输门、上拉和下拉都必须共享同一个沟道宽度。换成MBCFET后，每颗晶体管都能有独立的通道宽度来调校。方案A把宽通道给传输门和下拉用，写入速度就会提升；方案B把宽通道给传输门和上拉用，读取速度就会加快。三星选择了方案A，并且表示写入电压可以降低230 mV。 这种厚鳍结构不仅让逻辑电路受益，连缓存也变得更紧凑了。片上系统对高速缓存的需求越来越高，但SRAM的可扩展性一直落后于逻辑电路。现在有了MBCFET的帮助，这种局面终于改变了。三星通过“厚一点”的纳米片解决了性能与功耗长期存在的矛盾。当其他厂商还在打磨FinFET的最后一版工艺时，三星已经用MBCFET敲开了3nm制程的大门。 你知道吗？1988年首次亮相的GAAFET有个很大的优点：它的通道宽度是可调的！设计师只要把纳米片弄得厚一点或者薄一点，就能让晶体管在高性能和低功耗之间自由切换。宽的纳米片负责处理繁重的任务，性能就能爆发；窄的纳米片处理轻活儿的时候，耗电就会少很多。相比之下FinFET想要变强只能多堆几层鳍片，通道宽度只能翻倍或者翻两倍，不仅费地儿而且精度也不高。2019年三星就推出了3GAE设计套件给大家试用，里面有四种不同宽度的纳米片可供选择。官方说这个套件能把性能提升30%、把功耗降低50%、把晶体管密度提高80%。 说到SRAM大家都知道它六颗晶体管共享一个沟道宽度很死板对吧？在FinFET时代就是这样的毛病。不过现在换成MBCFET就不一样了！MBCFET允许每颗晶体管都有自己的专属通道宽度来调校。设计师可以选择把宽通道给传输门和下拉管用（这样写入速度快），也可以选择把宽通道给传输门和上拉管用（这样读取速度快）。三星选了第一种方案并宣称写入电压能降低230 mV，这意味着在同样电压下写入功耗会大幅下降。 最后总结一下：三星通过把“厚鳍”纳米片搬到3nm工艺上来破解了性能与功耗的难题。从逻辑电路到缓存芯片全都受益了。大家还在打磨FinFET的时候人家三星已经用MBCFET推开了3nm制程的大门啦！