【半導体:04】🟢 GAA 構造

― 電界制御の完成形

topics: [“GAA”, “ナノシート”, “MOSFET”]

🧭 はじめに

Planar MOSFET は SCE によって行き詰まり、
FinFET は「形状」によって電界制御を取り戻しました。

では、その次に現れた
Gate-All-Around（GAA） は何を意味するのでしょうか。

本記事では GAA を、

微細化技術の延長ではなく、
電界制御という設計課題の「完成形」

として整理します。

🧩 GAA の位置づけ

GAA はしばしば
「FinFET の次世代構造」と説明されます。

しかし物理的に見ると、GAA は

です。

FinFET が「包囲率を高めた構造」だとすれば、
GAA は

包囲率 100% を前提に設計された構造

と言えます。

🧱 構造の特徴

GAA の基本構造は以下の通りです。

この構造により、

という状態が実現されます。

🔒 なぜ「完成形」に近いのか

SCE の本質は一貫して、

ゲート以外の電極が
チャネル電位を支配すること

でした。

GAA では、

されます。

これは原理的に、

ゲート制御力をこれ以上高める余地がほぼ無い

状態を意味します。

この点で GAA は、
電界制御という課題に対する
理論限界に最も近い構造です。

📐 GAA における Weff の拡張

FinFET では Weff は、

によって決まりました。

一方 GAA では、Weff はさらに明確に

で定義されます。

概念的には、

Weff ≒ シート幅 × シート数

となります。

ここで重要なのは、

Weff が完全に「構造の積み上げ量」になった

という点です。

🛠 設計自由度はどこに移ったのか

GAA 世代では、

といった要素は、
すでに「最適化済み」に近づいています。

その結果、設計自由度は

といった 3次元構造パラメータに集約されました。

これは、

電気特性の設計が、
完全に構造設計へ移行した

ことを意味します。

🎯 GAA が示す設計思想の到達点

GAA は、

です。

この構造ではもはや、

といった議論は主題ではありません。

代わりに、

といった 次の物理制約が前面に出てきます。

📝 まとめ

GAA は、

MOSFET が電界制御という課題に
正面から答え切った構造

だと言えるでしょう。

📚 参考文献・関連リンク

📘 Edusemi-v4x｜先端ノード技術（FinFET・GAA・CFET）

📖 関連章

※ 本記事は Planar MOSFET の物理的限界（SCE） を起点とし、
　なぜ構造転換が必然であったのかを理解するための導入位置づけです。
　後続記事（FinFET／GAA／CFET 各論）と合わせて読むことを推奨します。