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對台積電下馬威?三星洩3奈米GAA技術

三星示意圖。圖/美聯社
三星示意圖。圖/美聯社

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全球晶圓代工龍頭台積電在該領域的競爭對手三星電子誓言在2030年成為全球系統半導體龍頭,並採用極紫外光(EUV)微影技術,打算在10年內超越台積電,並提前在3奈米製程就採用環繞閘極技術(Gate-All-Around,GAA)。最新資料顯示,三星先前在IEEE 國際積體電路會議上,就能見到3奈米製程GAA技術的發展。

目前20奈米以下製程採用的是鰭式場效電晶體(FinFET),是種多重閘道 3D 電晶體,控制電流通過的閘門從平面走向類似魚鰭的3D電晶體,並由閘極(所稱的20奈米製程,指得就是閘極長度,或稱線寬)所包覆,大大強化控制電流,並降低電漏與動態功耗等效能,前台積電技術執行長、柏克萊加州大學教授胡正明為第一代發明人之一。過去台積電以28奈米製程打好基礎下,並在16/20奈米製程導入FinFET架構,在既有的基礎上減少製程變動,讓台積電可以有效掌握研發各項生產變數。

當時三星看到台積電在20奈米製程導入FinFET架構,直接命名14奈米製程,當時主導的三星晶圓代工製程研發的,就是前台積電前研發處長、現任中芯國際聯合執行長,時任三星研發副總經理的梁孟松,不過,當時三星14奈米製程的晶體面積雖然小於台積電16奈米製程,並同為蘋果A9處理器代工生產,但實際上,台積電穩紮穩打的研發過程,無論在製程、設計、IP與EDA工具壘機使用經驗,讓台積電一路發展7奈米製程,採用深紫外光(EUV)微影技術生產晶片,把與三星的差距拉開,甚至到5奈米製程,無論是電晶體密度或是鰭片間寬度都達到業界高水準,FinFET推至3奈米製程依然能繼續使用,讓台積電有自信直至2奈米才採用GAA架構。

據外媒 《tomshardware》 報導,GAA技術有2種,一種是採用奈米線做為電晶體鰭片的GAAFET,另外一種則是奈米片形式的較厚鰭片的多橋通道場效應電子電晶體 MBCFET,一般大多是以GAAFET來描述。

實際上,GAAFET早在1988年就問世,該種設計更有效擴張接觸面積,理論上讓性能與功耗大幅改善,但在當時電晶體通道只能加寬1或2倍,精度難以控制,甚至使得效率變差,導致FinFET更早一步被業界踏入先進製程領域廣為使用。

三星表示,在與該公司的7奈米LPP製程相比,3GAE 製程可以在同樣功耗下提高性能30%,或是在同樣頻率下降低功耗50%,電晶體密度提升80%。三星還指出,3奈米製程MBCFET 技術將會在 2022 年投產。

(中時新聞網 呂承哲)

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