Comparative analysis of FinFET and MOSFET: performance metrics and advantages of FinFET technology

As electronic devices continue to shrink while becoming more powerful, the demand for smaller, faster, and more efficient transistors is increasing. Traditional MOSFETs, which have long served as the foundation of semiconductor technology, are nearing their limits as device sizes continue to decrease. In addition, this has resulted in challenges such as increased leakage currents, less control over the channel, and reduced performance. FinFETs, or Fin Field-Effect Transistors, have been developed to overcome these challenges. With their peculiar structure, FinFETs provide improved electrostatic control, mitigate short-channel effects, and offer greater scalability. These attributes make FinFETs a promising candidate for the next generation of transistors in advanced semiconductor technologies. This thesis compares MOSFETs and FinFETs, highlighting the differences in performance across various critical areas. We have analyzed essential electrical metrics related to short channel effects (SCEs), electrostatic control, leakage and power dissipation, capacitance and parasitic effects, etc. By understanding these parameters, particularly speed, power consumption, and reliability, we can determine overall transistor performance. Our comparison shows that FinFETs outperform MOSFETs in various applications, particularly those requiring low power and high speed. In addition to the theoretical analysis, this paper incorporates numerical results that offer a detailed, quantitative comparison of MOSFETs and FinFETs. These data provide practical insights into how both transistors perform under various conditions and serve as a numerical basis for supporting the theoretical claims. The numerical comparisons reinforce the conclusion that FinFETs are better suited for modern electronic systems that require high performance with low power consumption.

Man mano che i dispositivi elettronici continuano a ridursi mentre diventano più potenti, la domanda di transistor più piccoli, più veloci e più efficienti aumenta. I MOSFET tradizionali, che hanno a lungo rappresentato il fondamento della tecnologia dei semiconduttori, stanno raggiungendo i loro limiti man mano che le dimensioni dei dispositivi continuano a diminuire. Inoltre, ciò ha portato a sfide come l’aumento delle correnti di dispersione, un controllo ridotto sul canale e prestazioni inferiori. I FinFET, o transistor ad effetto di campo a pinna, sono stati sviluppati per superare queste sfide. Con la loro peculiare struttura, i FinFET forniscono un controllo elettrostatico migliorato, mitigano gli effetti di canale corto e offrono una maggiore scalabilità. Questi attributi rendono i FinFET un candidato promettente per la prossima generazione di transistor nelle tecnologie avanzate dei semiconduttori. Questa tesi confronta MOSFET e FinFET, evidenziando le differenze nelle prestazioni invarie aree critiche. Abbiamo analizzato metriche elettriche essenziali relative agli effetti dicanale corto (SCE), al controllo elettrostatico, alla dispersione e dissipazione di potenza, alla capacità e agli effetti parassiti, ecc. Comprendendo questi parametri, in particolare velocità, consumo di potenza e affidabilità, possiamo determinare le prestazioni complessive del transistor. Il nostro confronto mostra che i FinFET superano i MOSFET invarie applicazioni, in particolare quelle che richiedono bassa potenza e alta velocità. Oltre all’analisi teorica, questo lavoro include risultati numerici che offrono un confronto dettagliato e quantitativo tra MOSFET e FinFET. Questi dati forniscono indicazioni pratiche sul comportamento dei due transistor in diverse condizioni operative e costituiscono una base numerica a sostegno delle affermazioni teoriche. I confronti numerici confermano che i FinFET sono più adatti ai moderni sistemi elettronici che richiedono alte prestazioni con un basso consumo energetico.