高通的噩梦即将来临?三星官宣3nm技术,欲与台积电一决雌雄

与两年前相比,三星3nm今年的关注度明显降低,有其自身原因,更多的可能还是技术市场的风云变化。

最近,台积电终于公开承认了自己的3nm计划,并表示四月份将会公布具体技术细节。终于,半导体制造业这场决定未来制程走向的关键一役——3nm技术之战还是来了。

迄今为止,在3nm制程上,业内只有两家公司具有此竞争能力,一家是台积电,另一家是三星。

其实在台积电之前,三星早已公布了其3nm工艺细节,也一直在3nm上呈现领跑态势。最近它刚刚宣布自己已经成功研制出首款3nm工艺芯片的消息,采用的技术正是此前盛传的GAAFET技术,并表示其在技术完成度上获得了远超预期的表现。

可以说,从公布的消息来看,相较于台积电,三星要靠谱的多。但有些出乎意料的是,三星方面的消息传出来后,反响平平,似乎也没有受到太多关注。

三星3nm计划到底存在什么问题?

高通的噩梦即将来临?三星官宣3nm技术,欲与台积电一决雌雄

图 | 三星晶圆代工业务市场副总Ryan Sanghyun Lee

可以说,正是因为对3nm保持着长期而巨大的投入,三星才能将成果推进到今天的量产前夜。而正如当时做成存储的决心和毅力,三星在代工业务上的坚持其实有些超乎意料。

在2015-2016年期间,三星曾一度夺走了台积电不少大客户的订单,实现了收入的大幅度增长。后来尽管因为智能手机衰退和台积电先进制程而导致销售额下降,跌落到了全球第四的排名。但是三星仍然没有丝毫放弃的势头,2018年初,在韩国首尔举办的三星晶圆代工论坛上,三星方面就对外表示,目标就是先超联电和格芯,再超台积电。

从最近2019年第四季度统计的排名我们可以看出来,三星延续了前三季度的优势,以市占率17.8%稳稳当当地占据了仅次于台积电的第二位,而排在第三的格芯仅有8%。

有分析表示,这些年为了与台积电在争夺先进制程工艺市场话语权方面,三星下足了功夫——投资、独立代工业务、挖人等。而取得现在的成果,三星代工技术能力和客户认可度的提升功不可没。

相比较来看,虽然在现有市场台积电的地位难以撼动,但是在3nm技术上,仅仅有造厂的消息传出,官方一直没有对外透露更多,其3nm计划看起来更“虚无缥缈”。

3nm GAA攻坚战

因此回到三星3nm不受关注问题上,我们很难不去重新审视一下技术。

三星采用的是3nm GAA。

此前比利时微电子研究中心曾发表研究报告公开表示,环绕式闸极(GAA)电晶体将是未来最有可能突破7 纳米技术以下FinFET工艺的“候选人”。

GAA晶体管在通道的所有侧面都有一个栅极,用于克服FinFET的物理缩放比例和性能限制,包括电源电压。与现在的FinFET Tri-Gate三栅极设计相比,GAA技术因为重新设计晶体管底层结构,克服了当前技术的物理、性能极限,增强栅极控制,性能大大提升。

在该技术方向下,主要有纳米线、板片状结构多路桥接鳍片、六角形截面纳米线和纳米环技术四大主流方向,三星采用的是MBCFET(Multi-Bridge Channel FET),即板片状结构多路桥接鳍片。

三星认为主流的纳米线GAA技术沟道宽度较小,因此往往只能用于低功率设计,并且制造难度比较高,因此没有采用这种方案。

据三星介绍,它在其PDK设计中提供了四种不同的方案,可以在一颗芯片的不同部分使用,也可以直接用于制造整颗芯片。在性能方面,它与5纳米制造工艺相比,3纳米GAA技术的逻辑面积效率提高了35%以上,功耗降低了50%,性能提高了约30%,优势明显。

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