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三星電子3奈米GAA製程2021年量產

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科技產業資訊室 - May 發表於 2019年5月16日
 
圖、三星電子3奈米GAA節點設計

 
三星電子宣布,將在明年(2020)完成3奈米GAA製程開發,並在2021年開始量產。
 
三星2019三星代工產業論壇於2019年 5月14日(當地時間)在美國聖克拉拉舉行,會上宣布各種晶圓製程節點的計劃,其中包括5nm FinFET和3nm GAAFET的變體。三星宣布2020年量產5nm FinFET,預計將於2019年下半年開始量產6nm晶片。至於3奈米製程,將在明年(2020)完成開發3奈米製程「環繞式閘極結構」(Gate-All-Around,GAA)節點技術,並在2021年開始量產。
 
根據三星所揭露資料,GAAFET(Gate-All-Around)工藝節點是由三星與IBM合作開發的。與傳統的FinFET設計相反,GAAFET允許柵極材料從所有側面圍繞通道。三星聲稱MBCFET(GAAFET商標名稱)的設計將改善晶片製程的開關行為,並允許處理器將工作電壓降至0.75V以下。MBCFET的關鍵點在於該工藝與FinFET設計完全兼容,不需要任何新的製造工具。

[說明] GAA ( Gate-All-Around),「閘極全環」或稱「環繞式閘極結構」
GAA由IBM提出概念,一種多閘極電晶體,使用一個電極同時控制多個閘極的電晶體。GAA是當前鰭式場效電晶體(FinFET) 進化版的晶片生產技術;GAA能對晶片核心進行全新改造與設計,使晶片更小,處理速度更快且更省電,是一項全新的電晶體架構。

 
三星宣稱,將改變代工市場遊戲規則的GAA技術應用於3奈米製程,GAA技術重新設計電晶體底層結構,相較於7奈米,GAA將可提升速度性能35%、使用空間減少45%,以及電力消耗減少50%。
 
在該論壇上,三星還強調了其6nm,5nm和4nm工藝節點的計劃。三星將在2019年下半年開始6nm量產,同期,將完成其4nm製造工藝的開發。三星還透露,該公司的5奈米產品設計將在2019年下半年完成,將在2020年進入量產,這與台積電的5奈米工藝大致相同。
 
自10奈米晶片時代開始之後,FinFET製程一直是代工產業的主流技術。但FinFET製程在半導體微型化方面有其局限性,GAA目標就在克服FinFET製程的這項限制。三星電子宣稱,GAA技術可以成為三星電子的秘密武器,三星電子的目標是在2030年成為非記憶領域的第一名。
 
三星電子在這次論壇中,三星向高通和蘋果等無晶圓廠客戶分發了一個3-nm GAA製程設計套件。該製程設計套件是一個數據文件,可幫助晶片設計公司設計出針對代工公司製造的晶片進行優化,這使得晶片設計公司能夠輕鬆設計產品並縮短產品上市時間。特別是,與7奈米FinFET製程相比,三星的GAA製程可以將晶片尺寸和功耗分別降低45%和50%。
 
至於英特爾方面,明年上半將推出10奈米製程的伺服器晶片,2021年再推出7奈米製程處理器晶片,至於AMD方面,將利用台積電的7奈米強化版製程以及5奈米製程,推出具競爭力的處理器產品。
 
台積電方面,將5奈米和3奈米集中在南科晶圓18廠興建,期望帶動產品鏈產生綜效,預計5奈米及6奈米將在2020年量產,3奈米在2021年試產、2022年量產,成為全球第一家提供完整產線的晶圓代工服務業者。(1005字;圖1)
圖、全球六大IC晶圓廠製程演進
 
 
 
參考資料:
Samsung Announces 3nm MBCFET Process – 5nm Production In 2020. WCCF Tech, 2019/5/15.
 

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