三星將于2022年上半年開始量產3nm芯片
2021-10-9 11:41:08??????點擊:
今年上半年,三星宣布其3nm GAA工藝已成功流片(Tape Out),不久前,三星宣布將量產 3GAE(3nm Gate-All-Around Early)和 3GAP(3nm Gate-All-Around Plus)節點,從而帶來令人難以置信的性能和能效提升。
但是在10月7日舉辦的“Samsung Foundry Forum 2021”論壇活動上,三星表示3nm制程將推遲到2022年上半年量產。
原因可能是三星擔心如此早批量生產這些節點可能會導致較低的良率百分比,這將導致三星浪費無數資源向客戶交付小批量晶圓,進一步加劇持續的芯片短缺。
推遲量產將使三星能夠建立穩固的基礎,更早地完成實驗過程,并以更快的速度向各種客戶生產更多的晶圓。
率先將GAA工藝引入到了3nm
雖然三星3nm的量產時間相比之前的規劃有所延后,但是由于其率先將GAA工藝引入到了3nm當中,這也使得其3nm的性能有望領先于臺積電依然基于FinFET(鰭式場效應晶體管)工藝的3nm工藝。
傳統的平面晶體管(Planar FET)通過降低電壓來節省功耗,然而,平面晶體管的短溝道效應限制了電壓的繼續降低,而FinFET的出現使得電壓得以再次降低,但隨著工藝的繼續推進,FinFET已經不足以滿足需求。于是,GAA技術應運而生。
典型的GAA形式——GAAFET是(Gate-all-around FETs)采用的是納米線溝道設計,溝道整個外輪廓都被柵極完全包裹,代表柵極對溝道的控制性更好。相比之下,傳統的FinFET 溝道僅3 面被柵極包圍。GAAFET 架構的晶體管提供比FinFET 更好的靜電特性,可滿足某些柵極寬度的需求。這主要表現在同等尺寸結構下,GAA 的溝道控制能力強化,尺寸可以進一步微縮。
不過,三星認為采用納米線溝道設計不僅復雜,且付出的成本可能也大于收益。因此,三星采用了全新的GAA形式——MBCFET(Multi-Bridge-Channel FET,多橋-通道場效應管),采用多層堆疊的納米片來替代GAAFET中的納米線。
三星表示,MBCFET可以在保留所有GAAFET優點的情況下,最小化復雜度。同時,MBCFET的設計可以兼容之前的FinFET技術,可以直接將為FinFET的設計遷移到MBCFET上,在不提升面積的情況下,提升性能。
盡管三星聲稱其 3nm 技術與其 7nm LPP 節點相比將提供 35% 的性能提升和 50% 的功耗節省,但尚未確定它與臺積電的 3nm 產品相比如何。
盡管據報道蘋果已經從臺積電獲得了最初的 3nm 芯片供應,但由于生產這種光刻技術的芯片帶來的諸多問題,這家臺灣制造商可能不得不推遲批量生產。
從目前的信息來看,三星3nm的客戶將包括手機芯片大廠高通、服務器芯片廠商IBM、GPU芯片廠商NVIDIA,以及三星自家的旗艦芯片。
但是在10月7日舉辦的“Samsung Foundry Forum 2021”論壇活動上,三星表示3nm制程將推遲到2022年上半年量產。
原因可能是三星擔心如此早批量生產這些節點可能會導致較低的良率百分比,這將導致三星浪費無數資源向客戶交付小批量晶圓,進一步加劇持續的芯片短缺。
推遲量產將使三星能夠建立穩固的基礎,更早地完成實驗過程,并以更快的速度向各種客戶生產更多的晶圓。
率先將GAA工藝引入到了3nm
雖然三星3nm的量產時間相比之前的規劃有所延后,但是由于其率先將GAA工藝引入到了3nm當中,這也使得其3nm的性能有望領先于臺積電依然基于FinFET(鰭式場效應晶體管)工藝的3nm工藝。
傳統的平面晶體管(Planar FET)通過降低電壓來節省功耗,然而,平面晶體管的短溝道效應限制了電壓的繼續降低,而FinFET的出現使得電壓得以再次降低,但隨著工藝的繼續推進,FinFET已經不足以滿足需求。于是,GAA技術應運而生。
典型的GAA形式——GAAFET是(Gate-all-around FETs)采用的是納米線溝道設計,溝道整個外輪廓都被柵極完全包裹,代表柵極對溝道的控制性更好。相比之下,傳統的FinFET 溝道僅3 面被柵極包圍。GAAFET 架構的晶體管提供比FinFET 更好的靜電特性,可滿足某些柵極寬度的需求。這主要表現在同等尺寸結構下,GAA 的溝道控制能力強化,尺寸可以進一步微縮。
不過,三星認為采用納米線溝道設計不僅復雜,且付出的成本可能也大于收益。因此,三星采用了全新的GAA形式——MBCFET(Multi-Bridge-Channel FET,多橋-通道場效應管),采用多層堆疊的納米片來替代GAAFET中的納米線。
三星表示,MBCFET可以在保留所有GAAFET優點的情況下,最小化復雜度。同時,MBCFET的設計可以兼容之前的FinFET技術,可以直接將為FinFET的設計遷移到MBCFET上,在不提升面積的情況下,提升性能。
盡管三星聲稱其 3nm 技術與其 7nm LPP 節點相比將提供 35% 的性能提升和 50% 的功耗節省,但尚未確定它與臺積電的 3nm 產品相比如何。
盡管據報道蘋果已經從臺積電獲得了最初的 3nm 芯片供應,但由于生產這種光刻技術的芯片帶來的諸多問題,這家臺灣制造商可能不得不推遲批量生產。
從目前的信息來看,三星3nm的客戶將包括手機芯片大廠高通、服務器芯片廠商IBM、GPU芯片廠商NVIDIA,以及三星自家的旗艦芯片。
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