近日，臺(tái)積電強(qiáng)調(diào)3納米制程將照時(shí)程于2022下半年正式量產(chǎn)，競爭對(duì)手韓國三星日前也表示，采用GAA架構(gòu)的3納米制程技術(shù)正式流片（Tape Out），對(duì)全球只有這兩家能做到5納米制程以下的半導(dǎo)體晶圓代工廠來說，較勁意味濃厚。

 

外媒報(bào)道，三星3納米制程流片進(jìn)度是與新思科技（Synopsys）合作，加速為GAA架構(gòu)的生產(chǎn)流程提供高度優(yōu)化參考方法。因三星3納米制程不同于臺(tái)積電或英特爾的FinFET架構(gòu)，而是GAA架構(gòu)，三星需要新設(shè)計(jì)和認(rèn)證工具，因此采用新思科技的Fusion Design Platform。制程技術(shù)的物理設(shè)計(jì)套件（PDK）已在2019年5月發(fā)布，并2020年通過制程技術(shù)認(rèn)證。預(yù)計(jì)此流程使三星3納米GAA結(jié)構(gòu)制程技術(shù)用于高性能運(yùn)算（HPC）、5G、行動(dòng)和高階人工智能（AI）應(yīng)用芯片生產(chǎn)。

 

三星代工設(shè)計(jì)技術(shù)團(tuán)隊(duì)副總裁Sangyun Kim表示，三星代工是推動(dòng)下一階段產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新的核心。三星將藉由不斷發(fā)展技術(shù)制程，滿足專業(yè)和廣泛市場增長的需求。三星電子最新且先進(jìn)的3納米GAA制程技術(shù)，受惠于與新思科技合作，F(xiàn)usion Design Platform加速準(zhǔn)備，有效達(dá)成3納米制程技術(shù)承諾，證明關(guān)鍵聯(lián)盟的重要性和優(yōu)點(diǎn)。

 

新思科技數(shù)位設(shè)計(jì)部總經(jīng)理Shankar Krishnamoorthy也表示，GAA晶體管結(jié)構(gòu)象征著制程技術(shù)進(jìn)步的關(guān)鍵轉(zhuǎn)折點(diǎn)，對(duì)保持下一波超大規(guī)模創(chuàng)新所需的策略至關(guān)重要。新思科技與三星戰(zhàn)略合作支持提供一流技術(shù)和解決方案，確保發(fā)展趨勢(shì)延續(xù)，以及為半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)提供機(jī)會(huì)。

 

GAA（Gate-all-around）架構(gòu)是周邊環(huán)繞著Gate的FinFET架構(gòu)。照專家觀點(diǎn)，GAA架構(gòu)的晶體管提供比FinFET更好的靜電特性，可滿足某些柵極寬度的需求。這主要表現(xiàn)在同等尺寸結(jié)構(gòu)下，GAA的溝道控制能力強(qiáng)化，尺寸進(jìn)一步微縮更有可能性。相較傳統(tǒng)FinFET溝道僅3面被柵極包覆，GAA若以納米線溝道設(shè)計(jì)為例，溝道整個(gè)外輪廓都被柵極完全包裹，代表柵極對(duì)溝道的控制性更好。

 

3納米GAA制程技術(shù)有兩種架構(gòu)，就是3GAAE和3GAAP。這是兩款以納米片的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，鰭中有多個(gè)橫向帶狀線。這種納米片設(shè)計(jì)已被研究機(jī)構(gòu)IMEC當(dāng)作FinFET架構(gòu)后續(xù)產(chǎn)品進(jìn)行大量研究，并由IBM與三星和格芯合作發(fā)展。三星指出，此技術(shù)具高度可制造性，因利用約90%FinFET制造技術(shù)與設(shè)備，只需少量修改的光罩即可。另出色的柵極可控性，比三星原本FinFET技術(shù)高31%，且納米片通道寬度可直接圖像化改變，設(shè)計(jì)更有靈活性。

 

對(duì)臺(tái)積電而言，GAAFET（Gate-all-around FETs）仍是未來發(fā)展路線。N3技術(shù)節(jié)點(diǎn)，尤其可能是N2節(jié)點(diǎn)使用GAA架構(gòu)。目前正進(jìn)行先進(jìn)材料和晶體管結(jié)構(gòu)的先導(dǎo)研究模式，另先進(jìn)CMOS研究，臺(tái)積電3納米和2納米CMOS節(jié)點(diǎn)順利進(jìn)行中。臺(tái)積電還加強(qiáng)先導(dǎo)性研發(fā)工作，重點(diǎn)放在2納米以外節(jié)點(diǎn)，以及3D晶體管、新存儲(chǔ)器、low-R interconnect等領(lǐng)域，有望為許多技術(shù)平臺(tái)奠定生產(chǎn)基礎(chǔ)。臺(tái)積電正在擴(kuò)大Fab12的研發(fā)能力，目前Fab12正在研究開發(fā)N3、N2甚至更高階制程節(jié)點(diǎn)。