GAA: cổng bọc kín bốn mặt

Tấm silicon là một lớp silicon mỏng nằm ngang, gọi tiếng Anh là na nô sít. Một đầu tấm nối với nguồn, đầu kia nối với máng. Dòng chạy dọc theo tấm, từ nguồn sang máng. Cổng vắt qua tấm, phủ mặt trên, hai mặt bên và mặt dưới của tấm. Ở đoạn giữa, cổng bọc kín cả bốn mặt của tấm nên được gọi là GAA. GAA là tên tiếng Anh, nghĩa là cổng bọc quanh tấm. Phần tấm nằm ngoài cổng vẫn nối với nguồn hoặc máng. Nhiều tấm xếp chồng lên nhau, mỗi tấm đều được cổng bọc kín ở đoạn giữa.

SiGe là hợp kim của silicon và gecmani, tạo được thành lớp trên silicon. Người ta xếp xen kẽ lớp silicon và lớp SiGe thành một chồng. Mỗi lớp silicon sau này là một tấm. Lớp SiGe chỉ có tạm thời để tạo khe trống giữa các tấm, rồi sẽ được lấy đi. Một cổng giả tạm thời được dựng giữa chồng, sau này thay bằng cổng thật. Hai đầu mỗi lớp SiGe, sát hai bên cổng giả, được khắc lõm vào thành hốc nhỏ. Hốc được lấp cách điện, gọi là lớp cách điện bên trong, tên Anh là in nơ xpây xơ. Lớp này ngăn cổng chạm vào nguồn và máng.

Trước hết cổng giả được gỡ đi, để lộ chồng silicon và SiGe. Khắc chọn lọc chỉ lấy đi một vật liệu mà gần như giữ nguyên vật liệu kia. Ở đây SiGe bị lấy đi, các tấm silicon còn lại nằm cách nhau bằng khe trống. Hai đầu mỗi tấm vẫn nối với nguồn và máng. Trước khi lấp cổng, đoạn giữa mỗi tấm không chạm vật nào. Sau đó lớp ô xít cổng và kim loại cổng được lấp vào các khe. Nhờ vậy cổng chạm cả bốn mặt của đoạn giữa mỗi tấm. Khắc chọn lọc và lấp cổng đều khó, vì khe giữa các tấm rất hẹp.

Ta cắt qua cổng theo mặt phẳng vuông góc với chiều dòng. Mặt cắt cho thấy tấm silicon mỏng, được cổng bọc kín bốn mặt ở đoạn giữa. Khi transistor tắt, vùng nghèo lan vào từ cả bốn mặt của tấm. Tấm mỏng nên vùng nghèo từ mặt trên và mặt dưới gặp nhau. Mọi điểm trong phần tấm được bọc đều gần một mặt cổng. Vì thế dòng xuyên thấu giảm rõ ở phần tấm được cổng bọc. Cổng bọc kín bốn mặt quanh tấm, còn cổng ôm ba mặt chưa ôm chân vây.

Ở cùng điện áp cấp, bề rộng hiệu dụng lớn hơn thì dòng khi bật lớn hơn. Mỗi tấm góp vào bề rộng hiệu dụng bằng chu vi mặt cắt của nó. Bề rộng tấm là độ dài của tấm đo vuông góc với chiều dòng. Ở FinFET, mỗi vây có kích thước cố định, nên bề rộng hiệu dụng tăng từng bậc. Ở GAA, bề rộng tấm chọn được nhiều giá trị trong một khoảng. Các tấm xếp chồng nên bề rộng hiệu dụng của các tấm cộng lại. Thêm tấm chồng thì dòng tăng mà diện tích mặt chip gần như không đổi.

Ba hãng đều công bố đưa cổng bọc kín bốn mặt vào sản xuất. Samsung gọi là MBCFET và Intel gọi là RibbonFET. Theo Samsung, bắt đầu sản xuất GAA từ tháng sáu năm hai nghìn không trăm hai mươi hai. Theo TSMC, sản xuất hàng loạt từ cuối năm hai nghìn không trăm hai mươi lăm. Theo Intel, chip RibbonFET bán rộng rãi từ tháng một năm hai nghìn không trăm hai mươi sáu. Ba mốc khác nghĩa, gồm bắt đầu sản xuất, sản xuất hàng loạt và bán ra.

Lỗ tiếp xúc là lỗ chứa kim loại, nối nguồn, máng hoặc cổng với dây. GAA giải quyết việc điều khiển ở tấm, nhưng dòng còn phải đi qua lỗ tiếp xúc và dây. Transistor nhỏ đi và xếp dày hơn thì lỗ tiếp xúc cũng nhỏ đi. Lỗ nhỏ hơn nên điện trở của nó lớn hơn. Dây nối giữa các transistor cũng sát nhau hơn. Dây sát nhau nên tín hiệu truyền trên dây chậm đi. Vấn đề mới nằm ở dây và lỗ tiếp xúc, không chỉ ở transistor.