英国第一家公司(SFN )开发的Bizen晶体管设计被媒体曝光了。 根据SFN，Bizen与以往的CMOS晶体管相比，可以通过双极齐纳二极管方式大幅减少工艺层，交货时间从15周缩短到3周，有望动摇CMOS的地位。 最近，这个设计已经得到英国政府170万英镑(约1522万人民币)的资助，这个URKI工业战略挑战基金的捐款将帮助Bizen晶体管技术的进一步发展。

这个可能将CMOS载入历史的晶体管技术到底有什么不同?

CMOS也称为互补金属氧化物半导体，是集成电路的设计过程。 由硅基板上制作的NMOS和PMOS基本元件共同构成的电路具有互补性，因此被称为CMOS电路。 1962年，美国RCA公司开发了MOS场效应晶体管。

第二年，F.M.Wanlass和C.T.Sah首次提出了CMOS技术，目前95%以上的集成电路芯片是基于CMOS工艺的。 利用CMOS工艺制造芯片时，需要在晶片上完成硼元素和磷元素的扩散，进而掺杂PMOS元件和NMOS元件制作，最终得到满足要求的电路。 但是，在掺杂的过程中，需要不断地进行光刻，使腐蚀和扩散不作用于光刻的选定部位。

通常，基于传统CMOS设计过程的芯片制造需要10-17个掩模层。 除此之外，传统的双极技术需要使用高电阻电阻器，该电阻器在基板上占有很大的面积。 MOS和CMOS技术在取代以前主导的双极工艺的同时，结构宽度的进一步缩小和物理规律的冲突越来越多，MOS达到了极限。

Bizen晶体管模型的提案技术可能有限度，但人类的智慧没有限度。 英国第一家公司(SFN )与苏格兰芯片制造商Semefab合作开发Bizen晶体管架构，有可能从另一个方向打破CMOS的局限。 Bizen晶体管架构的最初目的是制作具有较少掩模步骤的芯片，在同一芯片上同时拥有逻辑和功率晶体管，以此本来的目的制作LED驱动器的集成电路。

提出了SFN的热敏焊盘CEO利用二极管n区域和p区域之间的掺杂电平的急剧变化而产生的、最终产生量子电流的齐纳二极管的反偏压特性的想法。 Summerland希望利用这个电流来驱动双极晶体管。 具体而言，SFN的Bizen晶体管设计结合了双极结和齐纳二极管的概念，利用量子隧道效应从传统的双极晶体管中去除了电阻和所有金属层。

晶体管可以使用量子隧道连接栅极，建立多个栅极连接。 这意味着可以在一个晶体管内创建多个反相器门和或门，根据缩小逻辑电路的裸芯片(Summerland )的解释，Bizen有一些静态功耗的要求，但CMOS工艺技术迄今为止，Bizen晶体管没有CMOS静电放电(ESD )敏感性和闩锁问题的烦恼，Bizen晶体管适合数字晶体管和功率器件。

该技术也具有扩展性潜力，Semefab理事长Allan James表示，根据各处理步骤的性质，该技术天生具有扩展到小节点的能力。 “这实际上是一个非常精密的过程体系结构，只有相对较少的扩散和八个掩模。 ”James表示，“8个掩模可以制作能够执行逻辑功能的Bizen器件，能够执行模拟功能的横向器件和垂直NPN功率晶体管功能。

“Bizen晶体管什么时候可以使用? 由于只需要4~8个掩模层(CMOS为10-17个掩模层)，Bizen晶体管可以在适合英国低资本支出的晶片厂比较大的工艺节点迅速且经济地生产。 据SFN称，交货期可以从15周缩短到3周。 Semefab在苏格兰Glenrothes成立了33年，经营了包括两个MOS /双极工厂(一个是1m到0.7m节点的100mm晶片厂，另一个是1m到0.7m节点的150mm晶片厂)的三个晶片厂。

主要从事MEMS晶圆的代理业务。 其次，晶片代工厂进一步测试Bizen，提高集成度，进行包括加速寿命测试在内的进一步特性描述。 根据James，目前还没有得到成品率统计信息，但迄今为止，Bizen晶体管在150mm的晶片上看起来均匀，随机采样的大量设备确实均匀。

2020年中以来，SFN与苏格兰Glenrothes当地私有半导体和MEMS晶圆厂Semefab合作，进行工艺开发和认证，生产设备，预计今年夏天发售第一批测试芯片。 在英国政府的扶持中，这些小费将更快问世。