MuGFET : fonctionnement du transistor multi-grilles

MuGFET : fonctionnement du transistor multi-grilles

Aujourd’hui on va voir comment fonctionne le MuGFET, un type de transistor qui repose sur l’utilisation de plusieurs grilles pour améliorer le contrôle du canal et réduire les courants de fuite.

Principe de base du MuGFET

Le MuGFET (Multi-Gate Field Effect Transistor) est une évolution du transistor MOSFET classique, optimisée pour les nœuds technologiques avancés. Il utilise plusieurs grilles pour entourer le canal, ce qui permet un contrôle électrostatique plus précis. Cela devient essentiel à mesure que les dimensions des transistors diminuent, car les effets parasites deviennent plus difficiles à gérer.

Contrairement au MOSFET planaire qui ne possède qu’une seule grille, les variantes les plus courantes du MuGFET, comme le FinFET (grille tri-dimensionnelle) ou le GAAFET (grille entièrement entourée), exploitent une géométrie 3D pour optimiser les performances.

Avantages principaux

• Réduction des courants de fuite (leakage current)
• Meilleure commande du canal par la grille
• Amélioration du rapport on/off
• Réduction de la consommation énergétique
• Augmentation de la densité d’intégration

Fonctionnement structurel

Dans un MuGFET, le canal est généralement formé sous forme de « fin » (ailette) ou de nanofil. Plusieurs grilles, souvent disposées de façon à entourer complètement le canal, sont connectées entre elles pour agir simultanément. Cela permet une meilleure modulation du courant et évite les effets de canal court, qui deviennent problématiques avec les géométries sub-nanométriques.

Types de MuGFET

• Double-gate FET : deux grilles de part et d’autre du canal
• Tri-gate FET : une grille entourant trois côtés du canal
• GAAFET : grille entièrement autour du canal (nanofil ou nanosheet)

Applications et intégration

Le MuGFET est largement utilisé dans les technologies CMOS avancées, notamment dans les microprocesseurs, les ASICs, et les circuits haute performance à basse consommation. Son adoption est motivée par la nécessité de maintenir la loi de Moore sans compromettre l’efficacité énergétique ou les performances.

Sa structure complexe nécessite cependant des procédés de fabrication plus sophistiqués, incluant la lithographie multiple, la gravure 3D de haute précision et un contrôle accru des dopages et interfaces.

Comparaison MOSFET vs MuGFET

Le MuGFET représente une avancée indispensable dans le développement des circuits à haute densité et basse consommation. Pour aller plus loin, découvrez comment le FinFET a ouvert la voie à cette technologie multi-grilles.