Ja Samsung 2019. gada vidū paziņoja, ka 2021. gadā laidīs klajā savu “apņemšanas-aizvēršanas (GAA)” tehnoloģiju, lai aizstātu FinFET tranzistora tehnoloģiju, FinFET joprojām var būt mierīgs; līdz šai dienai Intel ir paziņojis, ka tā 5nm process atteiksies no FinFET un pārslēgsies uz GAA, Jau ir pazīmes, ka mainās vecums. Trīs lielākie lietuvju giganti jau ir izvēlējušies GAA. Kaut arī TSMC ķēdes līnija kā lietuves līderis “nekustas”, šķiet, ka pagaidu nav. Vai tiešām FinFET ir vēstures beigās?
FinFET slava
Galu galā, kad FinFET debitēja kā “glābējs”, tas veica Mūra likuma svarīgo “misiju” turpināt virzību uz priekšu.
Modernizējot procesa tehnoloģiju, tranzistoru ražošana kļūst grūtāka. Pirmais integrētās shēmas flip-flop 1958. gadā tika uzbūvēts tikai ar diviem tranzistoriem, un šodien mikroshēmā jau ir vairāk nekā 1 miljards tranzistoru. Šis virzošais spēks rodas no nepārtraukta plakanā silīcija ražošanas procesa virzīšanas Mūra likuma pakļautībā.
Kad vārtu garums tuvojas 20nm atzīmei, spēja strauji kontrolēt strāvu strauji samazinās, un attiecīgi palielinās noplūdes ātrums. Šķiet, ka tradicionālā plānā MOSFET struktūra ir "galā". Nozares profesors Zhengming Hu piedāvā divus risinājumus: viens ir FinFET tranzistors ar trīsdimensiju struktūru, bet otrs ir FD-SOI tranzistora tehnoloģija, kuras pamatā ir SOI ultra-plāns silikona uz izolatora tehnoloģija.
FinFET un FD-SOI ļāva Mūra likumam turpināt leģendu, taču pēc tam abi ir izvēlējušies atšķirīgus ceļus. FinFET process sarakstā ieņem pirmo vietu. Intel pirmo reizi ieviesa komerciālo FinFET procesa tehnoloģiju 2011. gadā, kas ievērojami uzlaboja veiktspēju un samazināja enerģijas patēriņu. TSMC guva lielus panākumus arī ar FinFET tehnoloģiju. Pēc tam FinFET ir kļuvusi par pasaules mēroga mainstream. "Fuji" Yuanchang izvēle.
Turpretī FD-SOI process, šķiet, ir dzīvojis FinFET ēnā. Lai arī tā procesa noplūdes līmenis ir zems un enerģijas patēriņam ir priekšrocības, ražotajām mikroshēmām ir lietojumprogrammas lietu tīklā, autobūvē, tīkla infrastruktūrā, patērētāju un citās jomās, kā arī tādu milžu kā Samsung, GF, IBM, ST, utt. Stumšana ir atvērusi pasauli tirgū. Tomēr nozares veterāni norādīja, ka tā augsto substrāta izmaksu dēļ ir grūti padarīt izmēru mazāku, jo tas pārvietojas uz augšu, un augstākais līmenis ir līdz 12 nm, ko ir grūti turpināt arī nākotnē.
Lai arī FinFET ir uzņēmies vadību konkurencē "divu izvēles variantu", izmantojot lietu internetu, mākslīgo intelektu un inteliģentu braukšanu, tas ir sagādājis IC jaunus izaicinājumus, īpaši FinFET ražošanas un pētniecības un attīstības izmaksas. arvien augstāk un augstāk. 5nm joprojām var gūt lielus panākumus, taču procesa vēstures plūsmai, šķiet, ir lemts atkal "pagriezties".
Kāpēc GAA?
Kad Samsung uzņemas vadību un seko līdzi Intel, GAA pēkšņi ir kļuvusi par sākumu pārņemt FinFET.
Atšķirība no FinFET ir tā, ka ap GAA projektēšanas kanāla četrām pusēm ir vārti, kas samazina noplūdes spriegumu un uzlabo kanāla kontroli. Tas ir pamata solis, samazinot procesa mezglus. Izmantojot efektīvākas tranzistora konstrukcijas, apvienojumā ar mazākiem mezgliem, var sasniegt labāku enerģijas patēriņu.
Seniori arī minēja, ka procesa mezglu kinētiskā enerģija ir uzlabot veiktspēju un samazināt enerģijas patēriņu. Kad procesa mezgls tiek uzlabots līdz 3nm, FinFET ekonomika vairs nav iespējama, un tas pagriezīsies uz GAA.
Samsung ir optimistisks, ka GAA tehnoloģija var uzlabot veiktspēju par 35%, samazināt enerģijas patēriņu par 50% un mikroshēmas laukumu par 45%, salīdzinot ar 7 nm procesu. Tiek ziņots, ka pirmā 3nm Samsung viedtālruņu mikroshēmu sērija, kas aprīkota ar šo tehnoloģiju, masveida ražošanu sāks 2021. gadā, un prasīgākas mikroshēmas, piemēram, grafikas procesori un datu centra AI mikroshēmas, tiks ražotas masveidā 2022. gadā.
Ir vērts atzīmēt, ka GAA tehnoloģijai ir arī vairāki dažādi ceļi, un turpmākā informācija ir jāpārbauda vēl vairāk. Turklāt pāreja uz GAA neapšaubāmi ietver izmaiņas arhitektūrā. Nozares pārstāvji norāda, ka tas izvirza dažādas prasības attiecībā uz aprīkojumu. Tiek ziņots, ka daži iekārtu ražotāji jau izstrādā īpašas kodināšanas un plānslāņu iekārtas.
Siņhua kalns uz zobena?
FinFET tirgū TSMC izceļas, un Samsung un Intel cīnās par panākumiem. Tagad šķiet, ka GAA jau ir uz virknes. Jautājums ir, kas notiks ar "trīs valstību" strupceļu?
Raugoties no Samsung konteksta, Samsung uzskata, ka GAA tehnoloģiju derības ir par vienu vai diviem gadiem priekšā konkurentiem, un tas šajā jomā noteiks un uzturēs savas priekšrocības, ko pirmoreiz piedāvā tirgus dalībnieks.
Bet arī Intel ir ambiciozs, kura mērķis ir atgūt vadību GAA. Intel paziņoja, ka 2021. gadā uzsāks 7 nm procesa tehnoloģiju un attīstīs 5 nm, pamatojoties uz 7 nm procesu. Tiek lēsts, ka nozare redzēs savu 5 nm procesu "patieso jaudu" jau 2023. gadā.
Lai arī Samsung ir GAA tehnoloģijas līderis, ņemot vērā Intel spēkus procesu tehnoloģijās, tā GAA procesa veiktspēja ir uzlabojusies vai kļuvusi acīmredzamāka, un Intel ir pašam jānoraida sevi un vairs nav jādodas uz 10 nm procesa "garo martu".
Agrāk TSMC bija ārkārtīgi zema taustiņa un piesardzīga. Lai arī TSMC paziņoja, ka 5 nm process masveida ražošanai 2020. gadā joprojām izmanto FinFET procesu, tiek paredzēts, ka tā 3 nm process tiks virzīts uz masveida ražošanu 2023. vai 2022. gadā. Process. Pēc TSMC amatpersonu teiktā, sīkāka informācija par tās 3 miljoniem tiks paziņota Ziemeļamerikas tehnoloģiju forumā 29. aprīlī. Kādus trikus TSMC piedāvās?
GAA cīņa jau ir sākusies.