三星半导体:GAA FET和EUV是半导体领域的下一代重要突破。

日前,三星半导体博客发表了TECHnalysis Research总裁兼首席分析师鲍勃·安东内尔的文章,提出了他对向新的栅极全能晶体管结构过渡的看法。通过重新思考和重建基本的晶体管设计,Bob认为技术行业可以期待几代工艺技术的改进,同时降低半导体尺寸和功率要求,提高半导体性能。

关注半导体行业的人都知道,芯片性能提升的速度已经开始放缓。与此同时,工艺公司讨论了他们在减小制造芯片尺寸方面面临的一些挑战。虽然通常与摩尔定律的不断发展有关,但随着半导体工艺节点尺寸的减小,影响性能的因素会不断增加。

就在几个月前,三星半导体的代工业务宣布了晶体管设计的一项重大新进展,称为全能栅极(GAA),预计将在未来几年内保持晶体管级半导体的发展。从根本上说,GAA提供了对基本晶体管设计的重新思考和重新架构,其中晶体管内部的硅沟道完全被栅极材料包围,而不是像三极管一样被栅极材料覆盖。就像FinFET设计一样,这种设计可以增加晶体管密度,增加沟道的缩放潜力。

整个科技行业都在期待半导体技术的提高,这将不断降低半导体的尺寸和功率,提高其性能。GAA与极紫外(EUV)光刻技术一起被认为是半导体制造领域的下一个重大技术进步,它为芯片产业从7纳米到5纳米再到3纳米提供了一条清晰的道路。

从技术上讲,由于GAA FET技术降低了电压,也为半导体代工业务提供了FinFET设计之外的方法。随着晶体管的不断缩小,电压调节被证明是最难克服的挑战之一,但GAA采用的新设计方法减少了这一问题。GAA晶体管的一个关键优势是,它可以降低由电压缩放引起的功耗,并提高性能。这些改进的具体时间表可能不会像行业以前那样快,但至少现在关于它们是否会来的不确定性可能会逐渐改变。对于芯片和设备制造商来说,这些技术进步为半导体制造的未来提供了一个更清晰的视角,应该会让他们有信心推进积极的长期产品计划。

GAA的时机也是科技行业的一个偶然因素。直到最近,半导体行业的大部分进展都集中在单芯片或单芯片SOC(片上系统)设计上,这是基于以单一工艺节点尺寸构建的硅芯片。当然,GAA将为这些类型的半导体提供重要的好处。此外,随着新的“小芯片”SOC设计的势头越来越大,这些设计组合了几个可以在不同工艺节点上构建的更小的芯片组件,这很容易被误解为晶体管级增强不会带来多大价值。事实上,有些人可能会认为,随着单个SOC被分解为更小的部分,对更小的制造工艺节点的需求将会减少。然而,事实更加复杂和微妙。为了使基于芯片组的设计真正成功,业界需要改进一些芯片组件的技术,并改进封装和互连,以将这些组件与所有其他芯片组件连接起来。

重要的是要记住,最先进的小芯片组件正变得越来越复杂。这些新设计要求晶体管密度可以通过3毫米GAA制造来提供。例如,特定的AI加速器,以及越来越复杂的CPU、GPU和FPGA架构,都需要他们能够集中的所有处理能力。因此,尽管我们将继续看到一些半导体元件停止在工艺节点的路线图中,并以更大的工艺尺寸稳定下来,但关键元件的连续工艺缩减需求仍在增加。

科技产业对半导体性能改善的依赖变得如此重要,以至于工艺技术的潜在放缓引起了相当大的关注,甚至对整个科技界产生了负面影响。虽然GAA带来的进步甚至还没有完全解决行业面临的挑战,但它们足以提供行业保持前进所需的发展空间。

据businesskorea报道,OEM咨询公司IBS在5月15日宣布,三星电子在GAA技术方面领先台积电一年,领先英特尔两到三年。GAA技术是下一代非存储半导体制造技术,被视为代工行业的突破。

三星被评价在FinFET工艺上领先于全球最大的代工企业台积电。FinFET工艺是目前主流的非存储半导体制造工艺。

这意味着三星在当前和下一代OEM技术方面领先于竞争对手。

三星于当地时间5月14日在美国圣克拉拉举行的2019三星OEM论坛上宣布,将于明年完成GAA工艺开发,并于2021年开始量产。