Om Samsung meddelade i mitten av 2019 att det kommer att lansera sin "wrap-around-gate (GAA)" -teknologi 2021 för att ersätta FinFET-transistorteknologi, kan FinFET fortfarande vara lugnt; till idag har Intel uttalat att dess 5nm-process kommer att överge FinFET och byta till GAA. Det finns redan tecken på att vända åldern. De tre stora gjuterjättarna har redan valt GAA. Även om TSMC: s kretslinje som ledare för gjuteriet "inte rör sig" verkar det inte finnas någon spänning. Är FinFET verkligen i slutet av historien?
FinFETs härlighet
När FinFET debuterade som en "räddare" bar det ju det viktiga "uppdraget" i Moores lag att fortsätta framåt.
Med uppgraderingen av processteknik blir tillverkningen av transistorer svårare. Den första integrerade krets-vippan 1958 byggdes med endast två transistorer, och i dag innehåller chipet redan mer än 1 miljard transistorer. Denna drivkraft kommer från den kontinuerliga utvecklingen av tillverkningsprocessen för platt kisel under ledning av Moore's Law.
När grindlängden närmar sig 20 nm-märket sjunker förmågan att styra strömmen kraftigt och läckhastigheten ökar i enlighet därmed. Den traditionella plana MOSFET-strukturen verkar vara i slutet. Professor Zhengming Hu från branschen har föreslagit två lösningar: en är FinFET-transistor med tredimensionell struktur, och den andra är FD-SOI-transistorteknologi baserad på SOI-ultratunn kisel-på-isolatorteknologi.
FinFET och FD-SOI tillät Moore's Law att fortsätta legenden, men de två har tagit olika vägar efteråt. FinFET-processen toppar listan först. Intel introducerade först den kommersiella FinFET-processtekniken 2011, vilket avsevärt förbättrade prestanda och minskade energiförbrukning. TSMC uppnådde också stor framgång med FinFET-tekniken. Därefter har FinFET blivit en global mainstream. "Fuji" valet av Yuanchang.
Däremot verkar FD-SOI-processen ha levt i skuggan av FinFET: er. Även om dess processläckningshastighet är låg och dess energiförbrukning har fördelar, har de tillverkade chips applikationer på Internet of Things, fordon, nätverksinfrastruktur, konsument- och andra områden, plus krafter från jättar som Samsung, GF, IBM, ST, etc. Pushing har öppnat upp en värld på marknaden. Branschveteraner påpekade emellertid att på grund av dess höga underlagskostnad är det svårt att göra storleken mindre när den rör sig uppåt, och den högsta nivån är upp till 12 nm, vilket är svårt att fortsätta i framtiden.
Även om FinFET har tagit ledningen i konkurrensen "tvåval en" med tillämpningen av tingen Internet, artificiell intelligens och intelligent körning, har det medfört nya utmaningar för IC: er, särskilt tillverkning och FoU-kostnader för FinFETs blir högre och högre. 5nm kan fortfarande göra stora framsteg, men flödet av processhistoria verkar vara avsett att "vända" igen.
Varför GAA?
Genom att Samsung har tagit ledningen och följt upp med Intel, har GAA plötsligt blivit uppsatsen för att ta över FinFET.
Skillnaden från FinFET är att det finns grindar runt de fyra sidorna av GAA-designkanalen, vilket minskar läckspänningen och förbättrar kontrollen av kanalen. Detta är ett grundläggande steg när man minskar processnoderna. Genom att använda effektivare transistorkonstruktioner, i kombination med mindre noder, kan bättre energiförbrukning uppnås.
Seniorer nämnde också att den kinetiska energin i processnoder är att förbättra prestandan och minska energiförbrukningen. När processnoden avanceras till 3nm är FinFET-ekonomin inte längre möjlig och kommer att vända sig till GAA.
Samsung är optimistisk för att GAA-tekniken kan förbättra prestandan med 35%, minska energiförbrukningen med 50% och chipområdet med 45% jämfört med 7nm-processen. Det rapporteras att den första omgången av 3nm Samsung smarttelefonchips utrustad med denna teknik kommer att påbörjas massproduktion 2021, och mer krävande chips som grafikprocessorer och datacenter AI-chips kommer att massproduceras 2022.
Det är värt att notera att GAA-tekniken också har flera olika rutter och att framtida detaljer måste verifieras ytterligare. Dessutom innebär övergången till GAA utan tvekan en förändring i arkitekturen. Industrins insiders påpekar att detta ställer olika krav på utrustning. Det rapporteras att vissa utrustningstillverkare redan utvecklar specialutrustning och tunnfilmutrustning.
Xinhua Mountain på svärdet?
På FinFET-marknaden sticker TSMC ut och Samsung och Intel kämpar för att komma ikapp. Nu verkar det som om GAA redan finns på strängen. Frågan är, vad kommer att hända med dödläget av de "tre riken"?
Från Samsungs sammanhang anser Samsung att GAA-teknikinsatserna ligger ett eller två år före sina rivaler, och att de kommer att fastställa och behålla sin första rörliga fördel på detta område.
Men Intel är också ambitiös och strävar efter att återfå ledarskapet i GAA. Intel meddelade att det kommer att lansera 7nm processteknik 2021 och kommer att utveckla 5nm baserat på 7nm-processen. Det beräknas att industrin kommer att se sin 5nm-process "verklig kapacitet" så snart 2023.
Även om Samsung är ledande inom GAA-teknik, med tanke på Intels styrka inom processteknik, har dess GAA-processprestanda förbättrats eller blivit mer uppenbar, och Intel måste introspektera sig själv och inte längre följa "Long March" -vägen på 10nm-processen.
Tidigare var TSMC extremt lågmäldigt och försiktigt. Även om TSMC meddelade att 5nm-processen för massproduktion 2020 fortfarande använder FinFET-processen, förväntas det att dess 3nm-process kommer att avanceras till massproduktion 2023 eller 2022. Process. Enligt TSMC: s tjänstemän kommer information om dess 3nm att tillkännages vid det nordamerikanska teknologiforumet den 29 april. Vilket slags trick kommer TSMC att erbjuda?
Slaget om GAA har redan börjat.