Si Samsung va anunciar a mitjans de 2019 que llançarà la seva tecnologia "wrap-around-gate (GAA)" el 2021 per substituir la tecnologia de transistors FinFET, FinFET encara pot estar tranquil; fins avui, Intel ha declarat que el seu procés de 5nm abandonarà FinFET i passarà a GAA, ja hi ha signes de complir l'edat. Els tres grans gegants de foneria ja han escollit GAA. Tot i que la línia del circuit de TSMC com a líder de la foneria no "es mou", sembla que no hi ha suspens. El FinFET és realment al final de la història?
La glòria de FinFET
Al cap i a la fi, quan FinFET va debutar com a "salvador", va dur a terme la important "missió" de la Llei de Moore per continuar avançant.
Amb la millora de la tecnologia de processos, la fabricació de transistors es fa més difícil. El primer circuit integrat de flip-flop el 1958 es va construir amb només dos transistors, i avui en dia el xip ja conté més d'1 mil milions de transistors. Aquesta força motriu prové del progrés continu del procés de fabricació plana de silici sota el comandament de la llei de Moore.
Quan la longitud de la porta s’acosta a la marca de 20 nm, la capacitat de controlar el corrent baixa bruscament i la velocitat de fuites augmenta en conseqüència. L'estructura tradicional MOSFET plana està al "final". El professor Zhengming Hu, de la indústria, ha proposat dues solucions: una és un transistor FinFET amb estructura tridimensional, i l’altra és una tecnologia de transistor FD-SOI basada en la tecnologia ultra-fina de silici sobre aïllant SOI.
FinFET i FD-SOI van permetre que la Llei de Moore continués la llegenda, però les dues han seguit diferents camins. El procés FinFET arriba primer a la llista. Intel va introduir per primera vegada la tecnologia comercial de processos FinFET el 2011, que va millorar significativament el rendiment i va reduir el consum d'energia. TSMC també va obtenir un gran èxit amb la tecnologia FinFET. Posteriorment, FinFET s’ha convertit en un mainstream global. L'elecció "Fuji" de Yuanchang.
En canvi, el procés FD-SOI sembla haver viscut a l’ombra dels FinFETs. Tot i que la seva taxa de fuites de procés és baixa i el seu consum d’energia té avantatges, els xips fabricats tenen aplicacions a Internet of Things, automoció, infraestructures de xarxa, consumidors i altres camps, a més del poder de gegants com Samsung, GF, IBM, ST, etc. Empenyent ha obert un món al mercat. Tot i això, els veterans de la indústria van assenyalar que, a causa del seu elevat cost del substrat, és difícil fer la mida més petita a mesura que es mou cap a l'alça i que el nivell més alt és de fins a 12nm, que serà difícil continuar en el futur.
Tot i que FinFET ha pres el lideratge en la competició "de dues eleccions", amb l'aplicació de l'Internet de les coses, la intel·ligència artificial i la conducció intel·ligent, ha suposat nous reptes als CI, especialment els costos de fabricació i R + D de FinFETs. cada vegada són més. El 5nm encara pot fer grans avenços, però el flux d’historial de processos sembla destinat a “tornar”.
Per què GAA?
Amb Samsung al capdavant i el seguiment d’Intel, GAA s’ha convertit de sobte en l’última posició per assumir FinFET.
La diferència respecte FinFET és que hi ha portes al voltant dels quatre costats del canal de disseny de GAA, que redueix la tensió de fuita i millora el control del canal. Aquest és un pas bàsic a l’hora de reduir els nodes del procés. Mitjançant l'ús de transistors més eficients, juntament amb nodes més petits, es pot aconseguir un millor consum d'energia.
Els majors també van mencionar que l'energia cinètica dels nodes de procés és millorar el rendiment i reduir el consum d'energia. Quan el node del procés avanci a 3nm, l’economia FinFET deixa de ser factible i passarà a GAA.
Samsung és optimista que la tecnologia GAA pot millorar el rendiment un 35%, reduir el consum d'energia en un 50% i la superfície del xip en un 45% en comparació amb el procés de 7nm. Es va informar que el primer lot de xips de telèfons intel·ligents Samsung de 3nm equipats amb aquesta tecnologia començarà la producció massiva el 2021, i els xips més exigents com processadors gràfics i xips AI del centre de dades es produiran en massa el 2022.
Val la pena assenyalar que la tecnologia GAA també té diverses rutes i cal que es verifiquin més detalls futurs. D'altra banda, el canvi a GAA implica, sens dubte, un canvi en l'arquitectura. Els professionals del sector assenyalen que això exigeix diferents requisits per a equipaments. Es va informar que alguns fabricants d'equips ja estan desenvolupant equips especials de gravat i pel·lícula prima.
Xinhua Mountain a l'espasa?
Al mercat de FinFET destaca TSMC i Samsung i Intel lluiten per posar-se al dia. Ara sembla que el GAA ja és a la cadena. La pregunta és, què passarà amb la paralització dels "tres regnes"?
Des del context de Samsung, Samsung creu que les apostes tecnològiques GAA tenen un o dos anys per davant dels seus rivals, i que estableixen i mantindran l’avantatge més innovador en aquest camp.
Però Intel també és ambiciós, amb l'objectiu de recuperar el lideratge en GAA. Intel va anunciar que llançarà la tecnologia de processos 7nm el 2021 i que desenvoluparà 5nm basats en el procés 7nm. Es calcula que la indústria veurà el seu procés de 5nm "veritable capacitat" el 2023.
Tot i que Samsung és el líder en tecnologia GAA, tenint en compte la força d’Intel en la tecnologia de processos, el seu rendiment del procés GAA ha millorat o esdevé més evident, i Intel s’ha d’introspectar i no seguir el camí “Long March” del procés de 10nm.
En el passat, TSMC era extremadament baixa i prudent. Tot i que TSMC va anunciar que el procés de 5nm per a la producció massiva el 2020 encara utilitza el procés FinFET, es preveu que el seu procés de 3nm s’avanci a la producció massiva el 2023 o el 2022. Segons els funcionaris de TSMC, els detalls del seu 3nm es donaran a conèixer al Fòrum tecnològic nord-americà el 29 d'abril. A continuació, quins tipus de trucs oferirà TSMC?
La batalla de la GAA ja ha començat.