从FinFET到GAA:三星到3nm和2nm的晶圆之旅

文章作者:Majeed Ahmad

三星电子公开了3纳米技术的开发成果gate-all-around(棉酚)的过程名为3GAE的公司已经步入正轨，并在今年4月发布了其流程设计工具包(PDK)的0.1版本。三星正在为3nm制程节点采用GAA架构，以克服FinFET架构的物理伸缩性和性能限制。

三星晶圆厂的高管很快指出，基于纳米线的传统gaafet(也被称为gaafet)由于有效通道宽度小，需要更多的堆栈。另一方面，三星的multi-bridge-channel场效应晶体管(MBCFET)该技术使用纳米薄片结构来增强门控。这反过来又使每个堆栈具有更大的电流。

图1工艺节点的演变标志着芯片制造方式的根本转变。来源:三星

另一个关键的区别是:现有的FinFET结构必须离散地调制鳍片的数量。在这里，mbcet通过控制纳米薄片的宽度提供了更大的设计灵活性。三星声称，其首个采用mbcet的3nm GAA工艺节点将比5nm工艺面积减少35%，性能提高30%，功耗降低50%。此外，3nm的逻辑产率正在接近目前正在量产的4nm制程的水平。

三星电子计划在2022年上半年开始生产首个3nm芯片，并在2023年开始生产第二代3nm芯片。万博投注网址三星的下一个技术路线图是2纳米工艺节点与mbcet;它还处于研发的早期阶段，计划在2025年大规模生产。

作为三星在芯片代工领域的主要竞争对手，台积电也表示，其3nm制程节点的开发已经步入正轨，并计划在2022年下半年实现量产。值得注意的是，台积电在其3nm制程节点上使用FinFET晶体管结构，这意味着半导体公司将不需要新的EDA工具和新ip的开发。

但是三星电子高层指出，mbcet与FinFET工艺的兼容性意味着，可以使用相同的制造技术和设备。这反过来又将加速工艺开发和生产的增加。

图2三星在实现3纳米制程节点GAA技术方面领先于台积电。来源:三星

台积电将开始在其2纳米处理器节点上采用GAAFET技术。因此，在市场份额上仍远远落后于台积电的三星，已经承担了巨大的技术风险，因为它采用了GAA技术，比台积电领先一代。

三星电子已经与合作伙伴一起开发了初始设计工具，并在第五届三星Foundry论坛(SFF) 2021年上公布了向基于gaa的3纳米节点的工艺技术迁移计划。这家韩国巨头以在技术上押下正确赌注而闻名，并无视普遍的商业智慧。三星在GAA上的赌注将如何在与世界最大的芯片合同制造商的竞争中获得回报，这将是一件有趣的事情。

这篇文章最初发表于经济日报．

马吉德艾哈迈德作为EDN的总编辑，他报道电子设计行业已有20多年的历史。