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剛剛,首個(gè)3nm量產(chǎn)官宣!

發(fā)布人:芯東西 時(shí)間:2022-07-04 來(lái)源:工程師 發(fā)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(kāi)始量產(chǎn)基于GAA晶體管(Gate-All-Around FET,全環(huán)繞柵極)結構的3nm芯片。

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▲三星代工業(yè)務(wù)和半導體研發(fā)中心的領(lǐng)導者舉起三根手指作為3nm的象征,慶祝該公司首次生產(chǎn)采用GAA架構的3nm工藝(圖片來(lái)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(chǎng)生產(chǎn)3nm芯片。這是全球首次采用GAA晶體管結構的芯片,標志著(zhù)芯片制造進(jìn)入了新的時(shí)代。三星電子稱(chēng),其GAA晶體管芯片將應用于高性能、低功耗計算領(lǐng)域,并計劃擴展到移動(dòng)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(hù),高通也預定了三星電子的3nm制程。
芯東西
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01.晶體管結構進(jìn)入GAA時(shí)代第二代3nm制程性能參數宣布


三星電子稱(chēng),其3nm制程正在使用MBCFET(Multi-Bridge-Channel,多橋通道晶體管)技術(shù),這是基于GAA晶體管結構的一種技術(shù)。該技術(shù)通過(guò)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(chǎng)效應晶體管)的性能限制。相比于GAA技術(shù)的納米線(xiàn)和納米片通道,三星電子采用的MBCFET技術(shù)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(xiàn)圖(圖片來(lái)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(hù)的需要。三星電子還強調,其GAA技術(shù)的設計優(yōu)勢來(lái)自于DTCO(設計技術(shù)協(xié)同優(yōu)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(jìn)一步的優(yōu)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(kāi)始,其和Ansys、Cadence、Siemens、Synopsys等SAFE(Samsung Advanced Foundry Ecosystem)合作伙伴一起提供了經(jīng)過(guò)驗證的設計基礎,這幫助三星電子的客戶(hù)在短時(shí)間內完善了它們的產(chǎn)品。三星電子總裁兼代工業(yè)務(wù)負責人Siyoung Choi稱(chēng):“我們將繼續在具有競爭力的技術(shù)開(kāi)發(fā)中積極創(chuàng )新,并建立有助于加速技術(shù)成熟的流程?!?/span>據日經(jīng)亞洲報道,三星電子正在位于韓國首爾南部的華城市生產(chǎn)3nm芯片。

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▲三星電子副總裁Michael Jeong(左一)、企業(yè)執行副總裁Ja-Hum Ku(左二)、三星代工業(yè)務(wù)公司副總裁Sang Bom Kang(左三)正在三星電子華城園區的生產(chǎn)線(xiàn)上舉起3nm晶圓(圖片來(lái)源:三星電子)


02.三星3nm首個(gè)客戶(hù)或為中國公司臺積電下半年量產(chǎn)3nm


據外媒報道,三星電子3nm制程的首個(gè)客戶(hù)是中國挖礦芯片公司,也有消息稱(chēng)三星電子已收到高通的預定訂單,高通將隨時(shí)能夠采用其3nm工藝。本月初,三星電子副會(huì )長(cháng)李在镕訪(fǎng)問(wèn)歐洲,拜訪(fǎng)了包括IMEC(比利時(shí)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(jìn)制程晶圓廠(chǎng)。該工廠(chǎng)計劃于2024年下半年投產(chǎn),占地超過(guò)500萬(wàn)平方米。三星電子將該晶圓廠(chǎng)和其位于韓國平澤市的晶圓廠(chǎng)并列,將兩處的晶圓廠(chǎng)視作其未來(lái)全球半導體制造的關(guān)鍵。除了三星電子,臺積電也計劃在今年下半年量產(chǎn)3nm制程(N3工藝)。不過(guò)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(chǎn)2nm芯片。據悉,臺積電3nm的首批客戶(hù)將包括英特爾、蘋(píng)果兩大科技巨頭。
03.結語(yǔ):三星率先開(kāi)啟GAA晶體管時(shí)代先進(jìn)制程之戰進(jìn)入白熱化


隨著(zhù)先進(jìn)制程不斷演進(jìn),先進(jìn)制程芯片制造的難度不斷增大,這也為三星電子帶來(lái)了不少挑戰。此前,三星電子7nm和5nm制程產(chǎn)品均出現良率和功耗問(wèn)題,使高通等頭部客戶(hù)轉投臺積電。近幾個(gè)月來(lái),三星電子的良率情況曝光和代工業(yè)務(wù)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(chǎn),或有助于恢復下游客戶(hù)的信心。其基于GAA晶體管的3nm制程也正式開(kāi)啟了新的晶體管時(shí)代。未來(lái),臺積電、三星、英特爾等先進(jìn)制程玩家的競爭仍將繼續,這場(chǎng)逼近物理極限的戰爭“硝煙”正濃。


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