开关速度提升：栅极宽度越小，晶体管的导通电阻越小（栅极对沟道的控制能力越强），开关速度越快。例如，5nm 制程的晶体管开关速度比 7nm 快 20%-30%，相同时钟频率下，5nm 芯片的指令执行延迟更低；若保持延迟不变，5nm 芯片的时钟频率可从 7nm 的 3GHz 提升至 3.8GHz，算力提升 25% 以上。同时，小尺寸栅极可减少信号传输距离（晶体管间距缩小），数据在芯片内部的传输延迟降低，进一步提升整体性能。

漏电率控制：随着栅极宽度缩小，晶体管的栅极氧化层厚度也随之减薄（5nm 制程氧化层厚度仅 1-2nm），易出现栅极漏电（电流从栅极直接穿透氧化层）。漏电会导致芯片静态功耗增加（即使不工作也有电流消耗），例如 28nm 制程芯片的静态功耗占总功耗的 10%-15%，而 3nm 制程若不控制漏电，静态功耗占比会升至 40% 以上，不仅浪费电能，还会导致芯片发热加剧，限制性能释放。因此，先进制程需采用 “高介电常数栅极绝缘层（High-K）+ 金属栅极（Metal Gate）” 技术（HKC-MG），High-K 材料的介电常数是传统 SiO₂的 3-5 倍，可在增厚绝缘层的同时保持电容值，显著降低栅极漏电（漏电率较传统工艺降低 100 倍以上）。

FinFET（鳍式场效应晶体管）：22nm 制程开始采用，将传统平面晶体管的沟道制成 “鳍状”（Fin），栅极从三面包裹沟道，控制能力较平面结构提升 30%-50%，可有效抑制短沟道效应（沟道过短时出现的电流失控问题）。例如，14nm FinFET 晶体管的电流驱动能力比 28nm 平面晶体管高 40%，相同功耗下速度提升 20%，相同速度下功耗降低 50%，成为中高端芯片（如手机 SoC、服务器 CPU）的主流结构。

GAA（全环绕栅极）：3nm 及以下制程采用，将沟道制成纳米线（Nanowire）或纳米片（Nanoflake），栅极从四面包裹沟道，控制能力较 FinFET 进一步提升 20%-30%，短沟道效应几乎被消除。GAA 晶体管的电流密度更高（单位面积可通过的电流更大），例如 3nm GAA 晶体管的电流密度比 5nm FinFET 高 35%，在相同芯片面积下，GAA 芯片的算力可提升 30% 以上；同时，GAA 支持更灵活的 “多桥通道场效应晶体管（MBCFET）” 设计，通过调整纳米片数量动态控制电流，实现性能与功耗的精准平衡。

缺陷控制：采用 “极紫外光刻（EUV）” 替代深紫外光刻（DUV），EUV 的波长仅 13.5nm，是 DUV 的 1/5，可一次性形成精细图形（如 5nm 线条），减少光刻次数（3nm 制程用 EUV 需 50-60 次，用 DUV 需 100 + 次），显著降低图形偏差与缺陷率（缺陷密度较 DUV 降低 50% 以上）。同时，引入 “原子层沉积（ALD）” 技术，精确控制薄膜厚度（精度可达 0.1nm），确保晶体管绝缘层、金属层的均匀性，避免因厚度不均导致的电流异常。

冗余设计与筛选：在芯片设计中加入 “冗余晶体管”，例如存储芯片（DRAM、NAND）的每个存储单元组预留 5%-10% 的冗余单元，当部分单元失效时，通过硬件电路切换至冗余单元，确保芯片仍能正常工作；采用 “分级筛选” 工艺，根据芯片测试性能（如频率、功耗）将其分为不同等级（如旗舰级、中端级），旗舰级芯片选用良率前 20% 的晶圆，确保性能达到设计峰值（如 3.2GHz 满频运行），中端级芯片则降频使用（如 2.8GHz），平衡性能与成本。