三星發(fā)布新晶體管：1nm之后的選擇？
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發(fā)布日期：2021-12-18
三星發(fā)布新晶體管：1nm之后的選擇？
IBM和三星聲稱他們在半導(dǎo)體設(shè)計(jì)方面取得了突破。
在舊金山 IEDM 會(huì)議的第一天，兩家公司宣布了一種在芯片上垂直堆疊晶體管的新設(shè)計(jì)。 對于當(dāng)前的處理器和 SoC，晶體管平放在硅表面上，電流從一側(cè)流向另一側(cè)。 相比之下，垂直傳輸場效應(yīng)晶體管 (VTFET) 彼此垂直，電流垂直流動(dòng)。
據(jù) IBM 和三星稱，這種設(shè)計(jì)有兩個(gè)優(yōu)點(diǎn)。 首先，它將允許他們繞過許多性能限制并將摩爾定律擴(kuò)展到 1 納米閾值之外。 更重要的是，由于電流較大，該設(shè)計(jì)減少了能源浪費(fèi)。 他們估計(jì) VTFET 將使處理器比采用 FinFET 晶體管設(shè)計(jì)的芯片快兩倍，并將功耗降低 85%。
IBM 和三星聲稱，這一過程可能有一天會(huì)讓手機(jī)一次充電使用整整一周。 他們表示，它還可以使某些能源密集型任務(wù)（包括加密采礦）更加節(jié)能，因此對環(huán)境的影響較小。
IBM 和三星尚未透露他們何時(shí)計(jì)劃將該設(shè)計(jì)商業(yè)化。 他們并不是唯一一家試圖突破 1 納米屏障的公司。 英特爾在 7 月份表示，其目標(biāo)是到 2024 年完成 Angstrom 芯片的設(shè)計(jì)。該公司計(jì)劃使用其新的“英特爾 20A”節(jié)點(diǎn)和 RibbonFET 晶體管來完成這一壯舉。
三星計(jì)劃2025年量產(chǎn)2nm
在先進(jìn)的半導(dǎo)體技術(shù)方面，臺(tái)積電目前是無可爭議的領(lǐng)先者。 Q3占據(jù)了整整53%的代工份額。 三星排名第二，但份額僅為臺(tái)積電的1/3。 所以三星押注下一代。 工藝，包括3nm和未來的2nm工藝。 按照三星的計(jì)劃，3nm工藝將放棄FinFET晶體管技術(shù)，轉(zhuǎn)向柵極周圍的GAA。 3nm工藝分為兩個(gè)版本，其中3GAE（低功耗版）將于2022年初量產(chǎn)，3GAP（高性能版）將于2023年初量產(chǎn)。
與5nm相比，三星新推出的3nm GAA可以縮小35%的面積，同等功耗下性能提升30%，同等性能下功耗降低50%。
下一步是2nm工藝。 三星高層再次表示2nm工藝將于2025年量產(chǎn)。
但具體工藝指標(biāo)尚未公布。 我只知道是GAA晶體管，基于MBCFET（Multi-Bridge Channel FET）技術(shù)，如3nm。 這是一種可以垂直堆疊的納米芯片晶體管，兼容當(dāng)前的CMOS工藝以共享設(shè)備。 與制造方法相比，降低了新技術(shù)的升級(jí)成本。
三星的2nm工藝是一大進(jìn)步，有很多創(chuàng)新亮點(diǎn)，與現(xiàn)有的2nm工藝不同——IBM此前在全球發(fā)布了一款2nm芯片，可以在指甲蓋大小內(nèi)集成500億個(gè)晶體管，這是一個(gè) 與 7nm 工藝相比有所改進(jìn)。 性能提升 45% 或功耗降低 75%，預(yù)計(jì) 2024 年量產(chǎn)。
三星也參與了IBM的2nm工藝，但其量產(chǎn)的2nm工藝與IBM的2nm工藝不一樣。 后者需要新的生產(chǎn)方式，三星也將依賴自家的2nm工藝。
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