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5奈米及3奈米戰爭=台積電與三星對壘

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科技產業資訊室 - Gloria、May 發表於 2020年2月3日

圖一、全球六大IC晶圓廠製程演進情況
 
現今有幾家晶圓代工廠商正在加快腳步,邁入新的5奈米製程方向發展,但是客戶端似乎開始出現到底要圍繞在當前的晶體體類型(FinFET)設計下一代晶片,還是轉向3奈米或更先進製程。

隨著半導體製程微縮技術走入3奈米或2奈米,除了採用當今的FinFET技術之外,還可以選擇採用GAA FETgate-all-around FET)新技術。與FinFET相比,GAA FET能夠提供更好的性能,但是卻更難製造且價格更昂貴。從好的方面來說,該產業正往新的蝕刻、圖案化和其他技術方向前進。

何時採用GAA FET是根據晶圓代工廠商策略而定。例如:三星和台積電都使用FinFET 7奈米製程生產,似乎也將沿用FinFET於5奈米製程。不過,進入3奈米,三星就計劃在2021年或2022年某個時候將採用一種GAA FET的技術,稱之為奈米片(nanosheet)。至於,台積電則是計劃首先採用FinFET 3奈米,在32奈米的後期階段才引入GAA
圖二、半導體先進製程演進
資料來源:GIZchina

IBS認為,台積電之所以於3奈米採用FinFET架構,是想要在2021年第三季就正式進入量產期,這比起三星還要快一季左右。畢竟,台積電在GAA架構的開發上落後三星1218個月,因而積極的3nm FinFET策略可以彌補這一劣勢。

此外,台積電很可能會根據技術的發展路徑,改變其3奈米戰略。不過,暫時將FinFET擴展到3奈米的舉動是合乎邏輯的一步。

其他公司在開發先進的製程上也正在前進。英特爾的晶圓代工業務,現今是以10奈米為主,且正在研發7奈米技術。(英特爾的10奈米相當於台積電或三星的7奈米)。同時,中芯國際正在加速16 / 12奈米FinFET,而積極投入研發10 / 7奈米製程。

根據IBS的數據顯示,3奈米的設計成本為6.5億美元,而5奈米的設計成本為4.363億美元,而7奈米的設計成本為2.223億美元。從面積、功耗與性能比較,三星的5奈米FinFET技術比起7奈米在邏輯面積上增加了25%,而功耗降低20%,性能提高10%。因此,廠商最終是否要採用3奈米製程,就要看其產品是否能夠承受成本上漲的壓力而定。

畢竟,並非所有晶片都需要3奈米或更先進製程。所謂的一分錢一分貨,隨著晶片的成本隨著微縮技術不斷進步而上升,除了蘋果、華為、三星、高通、輝達與英特爾的未來產品需要3奈米甚至更高製程之外,其他廠商仍不太可能搶奪這一市場產能。(732字;圖2)


參考資料:
5/3nm Wars Begin. Semiconductor Engineering,2020/1/23
TSMC to disclose its 3nm process details in April: key battle with Samsung begins. Gizchina, 2020/1/20


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