Se Samsung anunciou a mediados de 2019 que lanzará a súa tecnoloxía "wrap-around-gate (GAA)" en 2021 para substituír a tecnoloxía de transistor FinFET, FinFET aínda pode estar tranquilo; ata o día de hoxe, Intel declarou que o seu proceso de 5nm abandonará FinFET e pasará a GAA, xa hai signos de cumprir a idade. Os tres grandes xigantes da fundición xa elixiron GAA. Aínda que a liña do circuíto de TSMC como líder da fundición "non se move", parece que non hai suspenso. ¿FinFET é realmente ao final da historia?
A gloria de FinFET
Despois, cando FinFET debutou como "salvador", levou a importante "misión" da Lei de Moore para continuar avanzando.
Coa actualización da tecnoloxía de proceso, faise máis difícil a fabricación de transistores. O primeiro chancleta de circuíto integrado en 1958 foi construído con só dous transistores, e hoxe o chip xa contén máis de mil millóns de transistores. Esta forza motiva vén do avance continuo do proceso de fabricación de silicio plano baixo o mando da lei de Moore.
Cando a lonxitude da porta achégase á marca de 20 nm, a capacidade de controlar a corrente cae drasticamente e a taxa de fuga aumenta en consecuencia. A tradicional estrutura plan MOSFET parece estar ao "final". A profesora Zhengming Hu da industria propuxo dúas solucións: unha é un transistor FinFET con estrutura tridimensional e a outra é unha tecnoloxía de transistor FD-SOI baseada na tecnoloxía ultra-fina de silicio sobre illante SOI.
FinFET e FD-SOI permitiron que a lei de Moore continuase a lenda, pero as dúas tomaron camiños diferentes despois. O proceso FinFET encabeza a lista primeiro. Intel introduciu por primeira vez a tecnoloxía comercial de procesos FinFET en 2011, que mellorou o rendemento e reduciu o consumo de enerxía significativamente. TSMC tamén obtivo un gran éxito coa tecnoloxía FinFET. Posteriormente, FinFET converteuse nun mainstream global. A elección "Fuji" de Yuanchang.
En contraste, o proceso FD-SOI parece estar vivindo á sombra dos FinFETs. Aínda que o seu índice de fuga de proceso é baixo e o seu consumo de enerxía ten vantaxes, os chips fabricados teñen aplicacións en Internet das cousas, automoción, infraestruturas de rede, consumidores e outros campos, ademais do poder de xigantes como Samsung, GF, IBM, ST, etc.Pushing abriu un mundo no mercado. Non obstante, os veteranos da industria salientaron que, debido ao seu elevado custo de substrato, é difícil facer o tamaño máis pequeno a medida que se sube cara arriba e o nivel máis alto é de ata 12nm, que é difícil continuar no futuro.
Aínda que FinFET tomou o liderado na competición "de dúas eleccións", coa aplicación de Internet of Things, intelixencia artificial e condución intelixente, trouxo novos retos para os CI, especialmente os custos de fabricación e I + D de FinFETs. cada vez son máis. 5nm aínda poden facer grandes avances, pero o fluxo da historia de procesos parece destinado a "volver".
Por que GAA?
Samsung tomou o liderado e seguindo con Intel, GAA converteuse de súpeto no último momento para facerse con FinFET.
A diferenza de FinFET é que hai portas ao redor dos catro lados da canle de deseño GAA, o que reduce a tensión de fuga e mellora o control da canle. Este é un paso básico ao reducir os nodos do proceso. Mediante deseños de transistor máis eficientes, xunto con nodos máis pequenos, pódese conseguir un mellor consumo de enerxía.
Os maiores mencionaron tamén que a enerxía cinética dos nodos do proceso é mellorar o rendemento e reducir o consumo de enerxía. Cando o nodo do proceso está avanzado a 3nm, a economía FinFET xa non é factible e pasará a GAA.
Samsung é optimista de que a tecnoloxía GAA pode mellorar o rendemento nun 35%, reducir o consumo de enerxía nun 50% e a superficie do chip nun 45% en comparación co proceso de 7nm. Infórmase de que o primeiro lote de chips de smartphones Samsung de 3nm equipados con esta tecnoloxía comezará a produción en masa en 2021, e chips máis esixentes como procesadores gráficos e chips AI do centro de datos serán producidos en masa en 2022.
É de destacar que a tecnoloxía GAA tamén ten varias rutas diferentes, e os detalles futuros deben ser verificados. Ademais, o cambio a GAA implica, sen dúbida, un cambio na arquitectura. Persoas internas da industria salientan que isto exixe diferentes requisitos para equipos. Infórmase de que algúns fabricantes de equipos xa están a desenvolver equipos especiais de grava e película fina.
Xinhua Mountain na espada?
No mercado FinFET destaca TSMC e Samsung e Intel están a loitar para poñerse ao día. Agora parece que o GAA xa está na cadea. A pregunta é, que pasará co bloqueo dos "tres reinos"?
Desde o contexto de Samsung, Samsung cre que as apostas tecnolóxicas GAA teñen un ou dous anos por diante dos seus rivais, e establecerá e manterá a súa vantaxe máis importante neste campo.
Pero Intel tamén é ambicioso, co obxectivo de recuperar o liderado en GAA. Intel anunciou que lanzará a tecnoloxía de procesos 7nm en 2021 e que desenvolverá 5nm baseándose no proceso 7nm. Estímase que a industria verá o seu proceso de 5 nm como "verdadeira capacidade" en 2023.
Aínda que Samsung é o líder en tecnoloxía GAA, tendo en conta a fortaleza de Intel na tecnoloxía de procesos, o rendemento do seu proceso GAA mellorou ou se fixo máis evidente, e Intel ten que introspectarse e non seguir o camiño "Long March" do proceso de 10 nm.
No pasado, TSMC era extremadamente lóxica e cautelosa. Aínda que TSMC anunciou que o proceso de 5 nm para a produción en masa en 2020 aínda usa o proceso FinFET, espérase que o seu proceso de 3 nm estea avanzado para a produción en masa en 2023 ou 2022. Segundo os responsables de TSMC, os detalles dos seus 3 millóns serán anunciados no Foro Tecnolóxico de América do Norte o 29 de abril. Para entón, que tipo de trucos ofrecerá TSMC?
A batalla da GAA xa comezou.