Hvis Samsung kunngjorde medio 2019 at den vil lansere sin "wrap-around-gate (GAA)" -teknologi i 2021 for å erstatte FinFET-transistorteknologi, kan FinFET fortsatt være rolig; til i dag har Intel uttalt at 5nm-prosessen vil forlate FinFET og bytte til GAA. Det er allerede tegn til å snu alderen. De tre store støperigantene har allerede valgt GAA. Selv om TSMCs kretslinje som leder av støperiet “ikke beveger seg”, ser det ikke ut til å være noen spenning. Er FinFET virkelig på slutten av historien?
FinFETs herlighet
Når alt kommer til alt, når FinFET debuterte som en "frelser", bar det det viktige "oppdraget" i Moore's Law for å fortsette å avansere.
Med oppgraderingen av prosessteknologi blir produksjonen av transistorer vanskeligere. Den første integrerte krets-flip-flop i 1958 ble bygget med bare to transistorer, og i dag inneholder brikken allerede mer enn 1 milliard transistorer. Denne motivkraften kommer fra kontinuerlig fremgang av den produserte prosessen for flat silisium under kommando av Moore's Law.
Når portlengden nærmer seg 20nm-merket, synker evnen til å kontrollere strømmen kraftig, og lekkasjen øker tilsvarende. Den tradisjonelle plane MOSFET-strukturen ser ut til å være på "enden". Professor Zhengming Hu fra industrien har foreslått to løsninger: den ene er FinFET-transistor med tredimensjonal struktur, og den andre er FD-SOI-transistorteknologi basert på SOI-ultratynne silisium-på-isolator-teknologi.
FinFET og FD-SOI lot Moore's Law fortsette legenden, men de to har tatt forskjellige veier i etterkant. FinFET-prosessen topper listen først. Intel introduserte først den kommersielle FinFET-prosessteknologien i 2011, noe som forbedret ytelsen betydelig og reduserte strømforbruket. TSMC oppnådde også stor suksess med FinFET-teknologi. Deretter har FinFET blitt en global mainstream. "Fuji" valget av Yuanchang.
I kontrast ser det ut til at FD-SOI-prosessen har levd i skyggen av FinFET-er. Selv om prosesslekkasjefrekvensen er lav og strømforbruket har fordeler, har de produserte brikkene applikasjoner på Internet of Things, bilindustrien, nettverksinfrastruktur, forbruker og andre felt, pluss kraften fra giganter som Samsung, GF, IBM, ST, etc. Pushing har åpnet en verden i markedet. Bransjeveteraner påpekte imidlertid at på grunn av de høye underlagskostnadene, er det vanskelig å gjøre størrelsen mindre når den beveger seg oppover, og det høyeste nivået er opp til 12 nm, noe som er vanskelig å fortsette i fremtiden.
Selv om FinFET har tatt ledelsen i konkurransen "to-valg ett", med bruken av tingenes internett, kunstig intelligens og intelligent kjøring, har det gitt nye utfordringer for IC-er, spesielt produksjon og FoU-kostnader for FinFET-er blir høyere og høyere. 5nm kan fremdeles gjøre store fremskritt, men strømmen av prosesshistorie virker bestemt til å "snu" igjen.
Hvorfor GAA?
Med at Samsung tok ledelsen, og fulgte opp med Intel, har GAA plutselig blitt opptrinnet til å ta over FinFET.
Forskjellen fra FinFET er at det er porter rundt de fire sidene av GAA-designkanalen, noe som reduserer lekkasjespenningen og forbedrer kontrollen av kanalen. Dette er et grunnleggende trinn når du reduserer prosessknutene. Ved å bruke mer effektive transistorkonstruksjoner, kombinert med mindre noder, kan du oppnå bedre energiforbruk.
Seniorene nevnte også at den kinetiske energien fra prosessnoder er å forbedre ytelsen og redusere strømforbruket. Når prosessnoden er avansert til 3nm, er ikke FinFET-økonomien lenger mulig og vil vende seg til GAA.
Samsung er optimistisk med at GAA-teknologien kan forbedre ytelsen med 35%, redusere strømforbruket med 50% og brikkearealet med 45% sammenlignet med 7nm-prosessen. Det rapporteres at den første bunten med 3nm Samsung smarttelefonbrikker utstyrt med denne teknologien vil begynne masseproduksjon i 2021, og mer krevende brikker som grafikkprosessorer og datasenter AI-brikker vil masseproduseres i 2022.
Det er verdt å merke seg at GAA-teknologien også har flere forskjellige ruter, og fremtidige detaljer må verifiseres ytterligere. Videre innebærer skiftet til GAA utvilsomt en endring i arkitekturen. Innsideindustrier påpeker at dette stiller forskjellige krav til utstyr. Det rapporteres at noen utstyrsprodusenter allerede utvikler spesielt etsnings- og tynnfilmutstyr.
Xinhua-fjellet på sverdet?
I FinFET-markedet skiller TSMC seg ut, og Samsung og Intel sliter med å ta igjen. Nå ser det ut til at GAA allerede er på strengen. Spørsmålet er, hva vil skje med dødstemningen til de "tre kongedømmene"?
Fra Samsungs kontekst mener Samsung at GAA-teknologien er et eller to år foran konkurrentene, og at den vil legge seg og opprettholde sin førstefortrinnende fordel på dette feltet.
Men Intel er også ambisiøse, og tar sikte på å gjenvinne lederskap i GAA. Intel kunngjorde at den vil lansere 7nm prosessteknologi i 2021 og vil utvikle 5nm basert på 7nm prosessen. Det anslås at industrien vil se sin 5nm prosess "ekte kapasitet" så snart 2023.
Selv om Samsung er ledende innen GAA-teknologi, med tanke på Intels styrke innen prosessteknologi, har GAA-prosessytelsen blitt bedre eller blitt mer åpenbar, og Intel må introspektere seg selv og ikke lenger følge "Long March" -veien til 10nm-prosessen.
I det siste var TSMC ekstremt lavmælt og forsiktig. Selv om TSMC kunngjorde at 5nm-prosessen for masseproduksjon i 2020 fremdeles bruker FinFET-prosessen, er det forventet at dens 3nm-prosess vil bli avansert til masseproduksjon i 2023 eller 2022. Prosess. I følge TSMC-tjenestemenn, vil detaljer om dets 3nm bli kunngjort på det nordamerikanske teknologiforum 29. april. Hva slags triks vil TSMC tilby?
Kampen om GAA har allerede startet.