Als Samsung medio 2019 aankondigde dat het in 2021 zijn "wrap-around-gate (GAA)" -technologie zal lanceren ter vervanging van FinFET-transistortechnologie, kan FinFET nog steeds kalm zijn; tot op de dag van vandaag heeft Intel verklaard dat het 5nm-proces FinFET zal verlaten en zal overschakelen naar GAA. Er zijn al tekenen dat de leeftijd verandert. De drie grote gieterijreuzen hebben al voor GAA gekozen. Hoewel de circuitlijn van TSMC als leider van de gieterij "niet beweegt", lijkt er geen spanning te zijn. Is FinFET echt aan het einde van de geschiedenis?
FinFET's glorie
Toen FinFET debuteerde als een "redder", had het immers de belangrijke "missie" van de wet van Moore om door te gaan.
Met de upgrade van procestechnologie wordt de fabricage van transistors moeilijker. De eerste flip-flop voor geïntegreerde schakelingen in 1958 werd gebouwd met slechts twee transistors, en vandaag bevat de chip al meer dan 1 miljard transistors. Deze drijvende kracht komt voort uit de voortdurende vooruitgang van het fabricageproces van platte silicium onder bevel van de wet van Moore.
Wanneer de poortlengte de 20nm-markering nadert, neemt het vermogen om de stroom te regelen sterk af en neemt de leksnelheid dienovereenkomstig toe. De traditionele vlakke MOSFET-structuur lijkt aan het "einde" te zijn. Prof. Zhengming Hu uit de industrie heeft twee oplossingen voorgesteld: de ene is FinFET-transistor met driedimensionale structuur en de andere is FD-SOI-transistortechnologie gebaseerd op SOI ultradunne silicium-op-isolatortechnologie.
FinFET en FD-SOI zorgden ervoor dat de wet van Moore de legende voortzette, maar de twee hebben daarna verschillende wegen ingenomen. Het FinFET-proces staat bovenaan de lijst. Intel introduceerde voor het eerst de commerciële FinFET-procestechnologie in 2011, die de prestaties aanzienlijk verbeterde en het stroomverbruik verminderde. TSMC boekte ook groot succes met FinFET-technologie. Vervolgens is FinFET een wereldwijde mainstream geworden. De "Fuji" -keuze van Yuanchang.
Het FD-SOI-proces lijkt daarentegen in de schaduw van FinFET's te hebben geleefd. Hoewel het proceslekkagepercentage laag is en het stroomverbruik voordelen heeft, hebben de gefabriceerde chips toepassingen op het internet der dingen, auto's, netwerkinfrastructuur, consumenten en andere gebieden, plus de kracht van reuzen zoals Samsung, GF, IBM, ST, etc. Pushing heeft een wereld in de markt geopend. Veteranen uit de bedrijfstak wezen er echter op dat het vanwege de hoge substraatkosten moeilijk is om de maat kleiner te maken naarmate deze omhoog beweegt, en het hoogste niveau is tot 12 nm, wat in de toekomst moeilijk kan worden voortgezet.
Hoewel FinFET het voortouw heeft genomen in de "two-choice one" -competitie, met de toepassing van het internet der dingen, kunstmatige intelligentie en intelligent rijden, heeft het IC's nieuwe uitdagingen gebracht, met name de fabricage- en R & D-kosten van FinFET's worden steeds hoger. 5nm kan nog steeds grote vooruitgang boeken, maar de stroom van de geschiedenis van het proces lijkt voorbestemd om weer te "keren".
Waarom GAA?
Nu Samsung de leiding neemt en Intel opvolgt, is GAA plotseling de parvenu geworden om FinFET over te nemen.
Het verschil met FinFET is dat er poorten zijn aan de vier zijden van het GAA-ontwerpkanaal, waardoor de lekspanning wordt verlaagd en de controle over het kanaal wordt verbeterd. Dit is een basisstap bij het verkleinen van de procesknooppunten. Door efficiëntere transistorontwerpen te gebruiken, in combinatie met kleinere knooppunten, kan een beter energieverbruik worden bereikt.
Senioren zeiden ook dat de kinetische energie van procesknooppunten is om de prestaties te verbeteren en het energieverbruik te verminderen. Wanneer het procesknooppunt wordt opgevoerd naar 3nm, is de FinFET-economie niet langer haalbaar en zal het overgaan op GAA.
Samsung is optimistisch dat GAA-technologie de prestaties met 35% kan verbeteren, het stroomverbruik met 50% kan verminderen en het chipoppervlak met 45% in vergelijking met het 7nm-proces. Naar verluidt zal de eerste batch van 3nm Samsung-smartphonefiches die met deze technologie zijn uitgerust, in 2021 met massaproductie beginnen en zullen veeleisendere chips zoals grafische processors en datacenter-AI-chips in 2022 in massa worden geproduceerd.
Het is vermeldenswaard dat GAA-technologie ook verschillende routes heeft en dat toekomstige details verder moeten worden geverifieerd. Bovendien brengt de verschuiving naar GAA ongetwijfeld een verandering in de architectuur met zich mee. Insiders uit de industrie wijzen erop dat dit verschillende eisen stelt aan apparatuur. Naar verluidt ontwikkelen sommige fabrikanten van apparatuur al speciale ets- en dunne-filmapparatuur.
Xinhua Mountain op het zwaard?
Op de FinFET-markt valt TSMC op en Samsung en Intel hebben moeite om hun achterstand in te halen. Nu lijkt het erop dat de GAA al op de snaar zit. De vraag is: wat zal er gebeuren met de patstelling van de "drie koninkrijken"?
Vanuit de context van Samsung is Samsung van mening dat de weddenschappen op GAA-technologie een of twee jaar voorlopen op zijn rivalen en dat het zijn first-mover-voordeel op dit gebied zal vastleggen en behouden.
Maar Intel is ook ambitieus en streeft ernaar het leiderschap in GAA te herwinnen. Intel heeft aangekondigd dat het in 2021 7nm-procestechnologie zal lanceren en 5nm zal ontwikkelen op basis van het 7nm-proces. Geschat wordt dat de industrie haar 5nm-proces al in 2023 "ware capaciteit" zal zien.
Hoewel Samsung de leider is op het gebied van GAA-technologie, is Intel, gezien de kracht van Intel in procestechnologie, de prestaties van het GAA-proces verbeterd of duidelijker geworden, en Intel moet zichzelf onderzoeken en niet langer de "Lange Mars" -weg van het 10nm-proces volgen.
In het verleden was TSMC extreem ingehouden en voorzichtig. Hoewel TSMC heeft aangekondigd dat het 5nm-proces voor massaproductie in 2020 nog steeds het FinFET-proces gebruikt, wordt verwacht dat het 3nm-proces in 2023 of 2022 zal worden doorgevoerd naar massaproductie. Proces. Volgens TSMC-functionarissen zullen details van zijn 3nm op 29 april worden aangekondigd op het North American Technology Forum. Wat voor trucs zal TSMC tegen die tijd bieden?
De strijd van de GAA is al begonnen.