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Planar FinFET GAAFET

GAAFET: La evolución de FinFET

A medida que los transistores siguen haciéndose más pequeños, solucionar el problema de cómo mantener la misma superficie para una puerta en un transistor menguante se hace cada vez más urgente. Aquí es donde entra GAAFET, la siguiente evolución en la forma de hacer transistores que permite solucionar esta problemática.

Hasta hace unso 6 años, los transistores eran lo que se llamaba Planares. No existía todavía una forma de construcción tridimensional que dotase a la puerta del transistor de más superficie para controlar el canal. Hasta ese momento, los transistores eran lo suficientemente grandes como para que problemas derivados de tener una puerta demasiado pequeña con respecto al canal no fuesen importantes. La puerta seguía teniendo superficie suficiente como para que las fugas no fuesen importantes.

Los procesos de fabricación siguieron avanzando. Los transistores seguían haciéndose cada vez más pequeños y con ellos, la puerta del propio transistor también se hacía más pequeña – y menos efectiva. Hubo que saltar entonces a FinFET. Los transistores dejaban de ser “planos” para empezar a tener una estructura tridimensional formada por el canal y la puerta rodeaba por tres de sus lados ese canal. Con esto, aún reduciendo el tamaño general del transistor, podías seguir manteniendo e incluso aumentando la superficie de la puerta con respecto al canal. Las fugas y otros problemas derivados de tener una puerta demasiado pequeña volvían a estar bajo control.

Evolución transistores

Pero esta tecnología también tiene sus límites. Cuando ya empezamos a hablar de procesos de fabricación de 3nm o incluso menos, volvemos a tener un problema similar al inicial con los transistores Planares. FinFET deja de ser suficiente para proporcionar una superficie grande con respecto a la puerta que pueda permitir seguir controlando fugas en el transistor. La solución, ir un paso más allá y pasar de un transistor con una puerta que rodea tres lados del canal a un transistor que es capaz de tener una puerta que rodea por completo el canal. Como si el canal fuese un cilindro y la puerta fuese un tubo alrededor del cilindro. Son los transistores GAAFET o Gate-all-around FET.

Transistor GAAFET
Transistor GAAFET

Samsung ha anunciado que empezará a utilizar este tipo de puertas lógicas con su proceso de fabricación de 3nm. Inicialmente estaba planeado para 2021, pero recientemente Samsung ha anunciado una serie de problemas derivados de la crisis del coronavirus que va a retrasar todo esto fácilmente un año. Otros fabricantes de semiconductores como Intel o TSMC todavía no se han pronunciado pero es de esperar que tarde o temprano hagan sus respectivos anuncios sobre esta tecnología.

Estando los transistores GAAFET aún en fase de pruebas, todavía no podemos hablar de rendimiento ni mejoras de eficiencia. En notas de prensa, Samsung estima que mejoran en un 50% el consumo o un 35% el rendimiento a igual consumo frente a un también inexistente proceso de 5nm FinFET. Aunque si miramos al pasado y vemos el salto de Planares a FinFET, podríamos decir que este nuevo salto también promete y que es probable que los datos que proporciona Samsung sean bastante cercanos a la realidad. Esperemos que no haya muchos más retrasos para Samsung y que otros como Intel puedan despegarse de sus eternos 14nm.

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