Если Samsung объявит в середине 2019 года о том, что в 2021 году запустит технологию «обтекания ворот» (GAA) для замены транзисторной технологии FinFET, FinFET все еще будет спокоен; и по сей день Intel заявляет, что ее 5-нм процесс откажется от FinFET и перейдет на GAA. Уже есть признаки того, что возраст устарел. Три основных литейных гиганта уже выбрали GAA. Хотя линия TSMC, являющаяся лидером литейного производства, «не движется», похоже, нет никаких ожиданий. Действительно ли FinFET в конце истории?
Слава FinFET
В конце концов, когда FinFET дебютировал как «спаситель», он нес важную «миссию» Закона Мура, чтобы продолжать продвижение.
С модернизацией технологии производства, изготовление транзисторов становится более сложным. Первый триггер с интегральной микросхемой в 1958 году был построен только с двумя транзисторами, и сегодня чип уже содержит более 1 миллиарда транзисторов. Эта движущая сила происходит от непрерывного развития процесса производства плоского кремния под командованием закона Мура.
Когда длина затвора приближается к отметке 20 нм, способность контролировать ток резко падает, и соответственно увеличивается скорость утечки. Традиционная плоская структура MOSFET, кажется, находится в «конце». Профессор Чжэнмин Ху из отрасли предложил два решения: одно - транзистор FinFET с трехмерной структурой, а другое - транзисторную технологию FD-SOI, основанную на ультратонкой технологии кремний-на-изоляторе SOI.
FinFET и FD-SOI позволили закону Мура продолжить легенду, но впоследствии они пошли разными путями. Процесс FinFET стоит первым в списке. Intel впервые представила коммерческую технологию процессов FinFET в 2011 году, которая значительно улучшила производительность и снизила энергопотребление. TSMC также добился больших успехов с технологией FinFET. Впоследствии FinFET стал мировым мейнстримом. "Фудзи" выбор Юаньчан.
Напротив, процесс FD-SOI, похоже, живет в тени FinFET. Несмотря на низкую скорость утечки процессов и энергопотребление, производимые микросхемы имеют приложения в Интернете вещей, в автомобильной, сетевой инфраструктуре, в потребительской сфере и в других областях, а также во власти таких гигантов, как Samsung, GF, IBM, ST, и т.д. Pushing открыл мир на рынке. Тем не менее, ветераны отрасли отметили, что из-за его высокой стоимости субстрата трудно уменьшить размер при его движении вверх, а самый высокий уровень составляет до 12 нм, что будет трудно сохранить в будущем.
Хотя FinFET занял ведущее место в конкурсе «два варианта выбора», с применением Интернета вещей, искусственного интеллекта и интеллектуального вождения, он поставил новые задачи перед интегральными схемами, особенно затраты на производство и НИОКР для FinFET. становятся все выше и выше. 5nm все еще может сделать большой прогресс, но поток истории процесса, похоже, суждено снова «повернуть».
Почему ГАА?
С появлением Samsung во главе с Intel, GAA неожиданно стала самой популярной компанией, которая захватила FinFET.
Отличие от FinFET заключается в том, что вокруг четырех сторон проектного канала GAA имеются затворы, что снижает напряжение утечки и улучшает управление каналом. Это основной шаг при сокращении узлов процесса. Используя более эффективные конструкции транзисторов в сочетании с более мелкими узлами, можно добиться большего энергопотребления.
Старшие также упомянули, что кинетическая энергия узлов процесса должна улучшить производительность и уменьшить потребление энергии. Когда узел процесса продвигается до 3нм, экономика FinFET больше не реализуема и превратится в GAA.
Samsung с оптимизмом смотрит на то, что технология GAA может повысить производительность на 35%, снизить энергопотребление на 50% и площадь микросхем на 45% по сравнению с 7-нм процессом. Сообщается, что первая партия 3-нм чипов Samsung для смартфонов, оснащенных этой технологией, начнет серийное производство в 2021 году, а в 2022 году будут массово выпущены более требовательные чипы, такие как графические процессоры и микросхемы AI центров обработки данных.
Стоит отметить, что технология GAA также имеет несколько различных маршрутов, и будущие детали требуют дальнейшей проверки. Более того, переход на GAA, несомненно, предполагает изменение архитектуры. Инсайдеры отрасли отмечают, что это выдвигает различные требования к оборудованию. Сообщается, что некоторые производители оборудования уже разрабатывают специальное травильное и тонкопленочное оборудование.
Гора Синьхуа на мече?
На рынке FinFET TSMC выделяется, а Samsung и Intel пытаются наверстать упущенное. Теперь кажется, что GAA уже на струне. Вопрос в том, что будет с патовой ситуацией "трех королевств"?
С точки зрения Samsung, Samsung считает, что ставки на технологию GAA опережают своих конкурентов на один-два года, и она откажется и сохранит свое преимущество первопроходца в этой области.
Но Intel также амбициозна, стремясь восстановить лидерство в GAA. Intel объявила, что запустит 7-нм техпроцесс в 2021 году и разработает 5-нм техпроцесс на основе 7-нм. Предполагается, что индустрия увидит 5-нм техпроцесс "истинной мощности" уже к 2023 году.
Несмотря на то, что Samsung является лидером в технологии GAA, учитывая силу Intel в процессных технологиях, производительность процесса GAA улучшилась или стала более очевидной, и Intel вынуждена заниматься самоанализом и больше не идти по пути 10-нм процесса «Длинный март».
В прошлом TSMC был крайне сдержан и осторожен. Хотя TSMC объявил, что 5-нм процесс массового производства в 2020 году все еще использует процесс FinFET, ожидается, что его 3-нм процесс будет продвинут до массового производства в 2023 или 2022 году. Процесс. По словам представителей TSMC, детали его 3nm будут объявлены на Североамериканском технологическом форуме 29 апреля. К тому времени, какие уловки предложит TSMC?
Битва ГАА уже началась.