在过去的半个多世纪中，以CMOS 技术为基础的集成电路技术一直遵循“摩尔定律”，即通过缩小器件的特征尺寸来提高芯片的工作速度、增加集成度以及降低成本，取得了巨大的经济效益与科学技术的重大发展，推动了人类文明的进步，被誉人类历史上发展最快的技术之一。伴随 MOS器件特征尺寸按比例不断缩小，源与漏之间的距离也越来越短，沟道不仅受栅极电场，同时也受到漏极电场的影响，这样一来栅极对沟道的控制能力变差，栅极电压夹断沟道的难度也越来越大，如此便容易发生亚阀值漏电（Sub-threshold leakage）现象，形成短沟道效应（Short-Channel Effects,SCE）。这样会导致晶体管性能的严重退化，影响其开关效率以及速度。如果短沟道效应得不到有效控制，传统的平面体硅MOSFET 的尺寸持续按比例缩小将变得越来越困难。集成电路技术发展到当今20nm 技术节点及以下时，在速度、功耗、集成度、可靠性等方面将受到一系列基本物理和工艺技术问题的限制。

为了克服这些挑战，人们致力于两方面的研究：一方面积极研发全新的信息处理技术，以便在CMOS技术的能力范围之外继续实现或超越摩尔定律；另一方面积极研究器件新结构、新材料，以便充分挖掘CMOS 技术的潜力，实现CMOS技术沿摩尔定律进一步按比例缩小。比如，在传统晶体管的工艺设计中采用新的材料，如高k电介质，金属栅材料以及隐埋应变硅源漏，或者发展替代传统平面结构的晶体管器件结构。图1.9给出当代CMOS 集成电路材料与器件结构的演进。

1949年肖克菜（W. B. Shockley）提出少子（少数载流子）在半导体中的注入和迁移的PN 结理论以及基于 PN 结的双极型晶体管器件结构。1960年，贝尔实验室的D.Kahng和M. Atalla 发明并首次制作成功金属-氧化物-半导体场效应晶体管（MOSFET）。MOSFET 的发明也是基于PN 结理论。

在发展替代传统平面结构的晶体管器件结构方面，一种特器件结构即所谓的鳍式场效应晶体管 FinFET吸引了人们的广泛关注。这个词最初被加利福尼亚大学伯克利分校的胡正明教授用来描述一个基于绝缘层上硅（Silicon On Insulator, SOI）衬底的非平面双栅晶体管器件。由于晶体管的沟道很像鱼的鳍，由此称之为鳍型场效应晶体管。它的发展基础是 Hitachi 公司的年轻工程师 Hisamoto 于1989年提出的基于体硅衬底，采用局域化绝缘体隔离衬底技术（local SOI）制成的首个三维器件 Delta FET。在传统晶体管结构中，栅极只能从沟道的一侧控制器件的导通与关闭，属于平面结构。FinFET 器件采用三维立体结构，由其中一个设置于源漏之间的薄鳍状沟道和类似鱼鳍的叉状栅极组成。栅电极能够从鳍形硅的两侧及顶部控制沟道，且与鳍形硅沟道垂直，两个侧边栅电极能够互相自对准，有效地缩小了有源区在平面上的占有面积，并且很大程度上增加了沟道的有效宽度，使得栅极对沟道电势控制更加完美，具有非常高的静电完整性，从而增加了器件的电流驱动能力和器件抑制短沟道效应的能力，并增加了器件的跨导，减小了漏极感应势垒降低（DrainInduced Barrier Lowering,DIBL）效应和阈值电压随沟道长度的变化量等。FinFET 因其优异的性能以及与传统 CMOS工艺的兼容性，被认为是很有前途的新颖器件，可以使摩尔定律得以延续。