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剛剛,首個3nm量產官宣!

發布人:芯東西 時間:2022-07-04 來源:工程師 發布文章
較5nm降低45%的功耗,提升23%的性能,減小16%的面積。

作者 |  高歌
編輯 |  Panken
芯東西6月30日報道,今天上午,三星電子官宣,已開始量產基于GAA晶體管(Gate-All-Around FET,全環繞柵極)結構的3nm芯片。

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▲三星代工業務和半導體研發中心的領導者舉起三根手指作為3nm的象征,慶祝該公司首次生產采用GAA架構的3nm工藝(圖片來源:三星電子)

與5nm制程相比,3nm制程降低了45%的功耗,提升了23%的性能,并減小了16%的面積。三星電子正在位于首爾南部華城市的晶圓廠生產3nm芯片。這是全球首次采用GAA晶體管結構的芯片,標志著芯片制造進入了新的時代。三星電子稱,其GAA晶體管芯片將應用于高性能、低功耗計算領域,并計劃擴展到移動處理器。據外媒報道,一家中國礦機芯片公司將成為三星電子3nm制程的首位客戶,高通也預定了三星電子的3nm制程。
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01.晶體管結構進入GAA時代第二代3nm制程性能參數宣布


三星電子稱,其3nm制程正在使用MBCFET(Multi-Bridge-Channel,多橋通道晶體管)技術,這是基于GAA晶體管結構的一種技術。該技術通過降低供應電源水平,提升了芯片電流和功率,首次突破了FinFET晶體管(Fin Field-Effect Transistor,鰭式場效應晶體管)的性能限制。相比于GAA技術的納米線和納米片通道,三星電子采用的MBCFET技術具有更寬的通道,具備更高的性能和更好的能效表現。

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▲三星電子晶體管結構路線圖(圖片來源:三星電子)

三星電子的3nm制程將能夠調整通道寬度,以適應更多客戶的需要。三星電子還強調,其GAA技術的設計優勢來自于DTCO(設計技術協同優化),這能夠幫助提升芯片的PPA(性能、功率、面積)。和5nm制程相比,三星電子的第一代3nm制程能夠降低45%的功耗,提升了23%的性能,并減小16%的面積。而第二代3nm制程將有進一步的優化,將降低50%的功耗,提升30%的性能,降低35%的面積。此外,三星電子還提到,自2021年第三季度開始,其和Ansys、Cadence、Siemens、Synopsys等SAFE(Samsung Advanced Foundry Ecosystem)合作伙伴一起提供了經過驗證的設計基礎,這幫助三星電子的客戶在短時間內完善了它們的產品。三星電子總裁兼代工業務負責人Siyoung Choi稱:“我們將繼續在具有競爭力的技術開發中積極創新,并建立有助于加速技術成熟的流程?!?/span>據日經亞洲報道,三星電子正在位于韓國首爾南部的華城市生產3nm芯片。

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▲三星電子副總裁Michael Jeong(左一)、企業執行副總裁Ja-Hum Ku(左二)、三星代工業務公司副總裁Sang Bom Kang(左三)正在三星電子華城園區的生產線上舉起3nm晶圓(圖片來源:三星電子)


02.三星3nm首個客戶或為中國公司臺積電下半年量產3nm


據外媒報道,三星電子3nm制程的首個客戶是中國挖礦芯片公司,也有消息稱三星電子已收到高通的預定訂單,高通將隨時能夠采用其3nm工藝。本月初,三星電子副會長李在镕訪問歐洲,拜訪了包括IMEC(比利時微電子研究中心)和荷蘭光刻機公司ASML在內的重要供應鏈機構和公司。當前,三星電子正在美國德克薩斯州泰勒市投資170億美元,建設新的先進制程晶圓廠。該工廠計劃于2024年下半年投產,占地超過500萬平方米。三星電子將該晶圓廠和其位于韓國平澤市的晶圓廠并列,將兩處的晶圓廠視作其未來全球半導體制造的關鍵。除了三星電子,臺積電也計劃在今年下半年量產3nm制程(N3工藝)。不過相比于三星電子的3nm制程,臺積電的N3工藝仍將采用FinFET晶體管結構。此外,臺積電還宣布,將在2025年前量產2nm芯片。據悉,臺積電3nm的首批客戶將包括英特爾、蘋果兩大科技巨頭。
03.結語:三星率先開啟GAA晶體管時代先進制程之戰進入白熱化


隨著先進制程不斷演進,先進制程芯片制造的難度不斷增大,這也為三星電子帶來了不少挑戰。此前,三星電子7nm和5nm制程產品均出現良率和功耗問題,使高通等頭部客戶轉投臺積電。近幾個月來,三星電子的良率情況曝光和代工業務高管人事調整不斷。但本次三星電子能夠如期完成3nm制程的量產,或有助于恢復下游客戶的信心。其基于GAA晶體管的3nm制程也正式開啟了新的晶體管時代。未來,臺積電、三星、英特爾等先進制程玩家的競爭仍將繼續,這場逼近物理極限的戰爭“硝煙”正濃。


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關鍵詞: 3nm

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