10月7日信息,在今天的举办的“Samsung Foundry Forum 2021”沙龙活动上,三星发布了全新升级的17nm工艺,并公布将于2022年上半年度量产3nm制程,更专业的2nm制程将于2025年量产。
三星晶圆代工单位首席总裁Choi sSi-young表明:新冠肺炎疫情加快智能化,三星的顾客和小伙伴将得到在恰当时间给予适度技术性,开发设计硅运用的无穷发展潜力。“大家将全方位给予生产制造生产能力,在最领先的工艺层面保持领跑,不断在使用方面精湛技术性。”
发布全新升级17nm工艺
在本次社区论坛上,三星公布发布了全新升级的17LPV工艺,即Low Power Value的17nm工艺。
事实上,17LPV工艺便是28nm工艺的演变版,其整合了28nm BEOL后面工艺流程、14nm FEOL前面工艺流程,也就是在28nm连接点的根基上,添加了14nm FinFET立体式晶体三极管,只需较低的成本费,就能享有后面一种的能耗等级优点。
三星称,17LPV工艺对比传统式28nm,集成ic总面积可变小43%,能够产生39%的功能提高或是49%的功能损耗减少。
三星17LPV工艺的量产時间沒有说,但三星早已公布第一个服务项目的对象是ISP图像信号转换器,归属于三星自己的CMOS感应器产品系列。
除此之外,三星还构建了14nm LPU工艺,即Low Power Ultimate,但仍未表露详细信息,很有可能也是28nm BEOL再加上14nm FEOL。
2022年量产3nm
为了更好地在半导体材料制程工艺上追逐上台积电,三星在3nm工艺的开发之中就首先引进了全新升级的GAA(Gate-all-around,围绕栅压)技术性,并准备于2021年后半年领跑台积电量产3nm。尽管在2021年上半年度,三星公布其3nm GAA工艺已完成流片(Tape Out),可是在“Samsung Foundry Forum 2021”沙龙活动上,三星表明迁移到最新的GAA技术水平很高,3nm制程将推延到2022年上半年度量产。
从现在的信息内容看来,三星3nm的用户将包含手机处理器大型厂高通芯片、网络服务器集成ic生产商IBM、GPU集成ic生产商NVIDIA,及其三星自己的旗舰级集成ic。
尽管三星3nm的量产時间对比以前的整体规划有一定的推迟,可是因为其首先将GAA工艺引进到3nm之中,这也促使其3nm的功能有希望技术领先台积电仍然根据FinFET(鳍式场效晶体三极管)工艺的3nm工艺。传统式的平面图晶体三极管(Planar FET)根据减少工作电压来节约功能损耗,殊不知,平面图晶体三极管的短沟道效应限定了工作电压的持续减少,而FinFET的产生促使工作电压得到再度减少,但伴随着工艺的持续推动,FinFET早已不能满足需求。因此,GAA技术性应时而生。
如下图,典型性的GAA方式——GAAFET是(Gate-all-around FETs)选用的是纳米管断面设计方案,断面全部外轮廊都被栅压彻底包囊,意味着栅压对断面的分区规划更强。比较之下,传统式的FinFET 断面仅3 面被栅压包围着。GAAFET 构架的晶体三极管给予比FinFET 更强的静电感应特点,可达到一些栅压总宽的要求。这表现在同样规格构造下,GAA 的断面控制力加强,规格能够进一步缩微。
但是,三星觉得选用纳米管断面设计方案不但繁杂,且投入的费用将会也超过盈利。因而,三星选用了全新升级的GAA方式——MBCFET(Multi-Bridge-Channel FET,多桥-安全通道场效管),选用双层层叠的纳米技术片来取代GAAFET中的纳米管。
三星表明,MBCFET能够在保存全部GAAFET优势的情形下,降到最低复杂性。与此同时,MBCFET的制定能够兼容以前的FinFET技术性,能够同时将为FinFET的设计方案转移到MBCFET上,在没有提高总面积的情形下,提高特性。
在本次社区论坛上,三星表明,与其说5nm制程相较,三星第一个3nm GAA 制程技术性将促使集成ic总面积可再降低35%,特性可提升30%或功能损耗减少50%。除开功能损耗、特性和总面积(PPA) 上改善,伴随着制程技术性完善,3nm合格率可能贴近4nm制程。三星预估2022 年发布第一代3nm 3GAE 制程技术性,2023年发布升级一代的3nm 3GAP 制程技术性。
2025年量产2nm
因为GAA技术性能够重复使用在2nm技术性之中,因而,这也促使三星事后的2nm技术研发可以事倍功半。三星在本次社区论坛上也初次公布,其更专业的2nm技术性可能按期在2025年量产,并于2026年逐渐有很多根据三星2nm的设备发售。
三星表明,其2nm制程技术性将使集成ic特性、能耗等级进一步提高,再次推动电子设备的微型化。
三星3nm将追上台积电,intel将在2nm上领跑?
对比于三星在制程技术性的激进派,台积电则脚踏实地,其3nm工艺可能再次选用完善FinFET技术性,并准备于2022年半年度上下量产。尽管之前有小道消息称台积电的3nm工艺很有可能也可能延迟时间。但是,台积电表明,“一切依时程开展”。
此外,由此前外国媒体的报料表明,台积电针对更加优秀的2nm工艺在2023年年末的风险性试生产产品合格率做到90%十分开朗。由此推断,台积电的2nm工艺有希望将在2024年量产。
特别注意的是,2021年3月intel已公布重新启动晶圆代工业务流程,而且7月的“intel加快自主创新:制程工艺和封裝技术性线上发布会”上,发布了intel工艺制程的最新取名方法(与台积电的制程工艺取名对比),并公布在2023年后半年量产根据FinFET技术性的Intel 3(等同于台积电3nm制程工艺),对比上代的Intel 4,Intel 3 每瓦特性上完成约18%的提高。与此同时,intel还可能在2024年量产根据PowerVia和RibbonFET(GAA)技术性的Intel 20A(等同于台积电2nm制程工艺)。除此之外,intel还表露可能在2025年发布Intel 18A制程。
现阶段在晶圆代工销售市场,特别是在优秀制程的比赛之中,所须要的产品研发资金分配及其生产线基本建设费用是愈来愈高。因此,在该行业现阶段也只剩余了台积电、三星和intel这三家生产商在市场竞争。
依据之前的材料表明,三星方案在2030年以前项目投资133万亿人民币(折合1160亿美金),以求变成 世界上最大的半导体芯片代工厂。台积电也方案在未来三年内资金投入1000亿美金。intel在重新启动晶圆代工业务流程以后,也宣告了超出1000亿美金的融资计划,例如在美国投资200亿美金修建二座芯片加工,将来十年在欧洲地区项目投资800亿欧基本建设最少二座芯片加工等。
从资产的支出经营规模看来,做为当前的全世界晶圆代工销售市场的行业龙头,台积电的在晶圆代工行业的资金分配毫无疑问是最高的。而重新启动晶圆代工业务流程的intel也是汹汹。在这里环境下,三星的晶圆代工业务流程肯定也将是遭遇着很大的工作压力。
但是,从前边3nm工艺量产时间范围看来,三星有希望在3nm上完成针对台积电的追上,而且再次技术领先intel。而在以后的2nm制程工艺连接点,intel有希望完成对台积电和三星的追上,再次助推全世界半导体材料制程工艺技术性。可是,由于intel先前曾一度改档的历史时间,外部对其在2024年量产2nm超过台积电持质疑心态。
编写:芯智讯-浪客剑