Где мои GAA-FET? TSMC останется с FinFET на 3 нм

5
Где мои GAA-FET? TSMC останется с FinFET на 3 нм

Когда мы преодолели этот барьер от 22 до 16 нм, почти все ведущие производители полупроводников перешли с планарных транзисторов на транзисторы FinFET. Преимущества FinFET были многочисленными, включая лучшие токи возбуждения и меньшую утечку, лучшую масштабируемость, более быстрое время переключения и в целом лучший транзистор для полупроводниковой логики. Благодаря FinFET и множеству раундов улучшений технология перешла от первых 22-нм продуктов Intel к 5-нм продуктам, которые мы увидим у партнеров TSMC в этом году.

Как ожидается, в какой-то момент возможность масштабирования FinFET станет недопустимой, и потребуются новые технологии, чтобы помочь продолжить масштабирование. Исследования технологии пост-FinFET-транзисторов развиваются головокружительными темпами, и наибольшее внимание было обращено на технологию Gate-All-Around, которая поднимает канал и позволяет масштабировать ширину канала по мере необходимости для типа транзистор в использовании. GAA-FET предлагают значительные преимущества, когда дело доходит до управления производительностью транзисторов – для большинства процессов FinFET литейные предприятия могут предложить несколько конструкций в зависимости от напряжения и производительности, но конструкции GAA-FET превращают эти дискретные варианты в нечто более непрерывное. Вы могли бы увидеть их как нанолисты или нанопроволоки.

Где мои GAA-FET? TSMC останется с FinFET на 3 нм
От Samsung

Как, возможно, и следовало ожидать, конструкции GAA-FET (и многослойные GAA-FET) сложнее построить, чем FinFET или планарные транзисторы. Первая демонстрация GAA-FET состоялась в 1986 году, а в 2006 году была продемонстрирована 3-нанометровая реализация. Однако создание его в лаборатории по сравнению с созданием его в масштабе как часть литейного процесса, доступного для клиентов, – это другой масштаб сложности. На ряде конференций по техническим полупроводникам в течение 2018 и 2019 годов ряд проектных компаний и литейных предприятий обсуждали GAA-FET или аналогичные конструкции как часть своего будущего портфолио.

В частности, Intel упомянула, что они начнут использовать его в течение следующих 5 лет, что позволит использовать его технологии узлов 5–3 нм.

Где мои GAA-FET? TSMC останется с FinFET на 3 нм


Intel

Samsung объявила о своем намерении выпустить свою версию, известную как MBC-FET, как часть своего 3-нанометрового технологического узла, который, как ожидается, начнет массовое производство к концу 2021 года. В мае 2019 года компания опубликовала заявление о том, что первая версия v0.1 своего 3ГАЭ ПДК был готов к приему клиентов. Более чем через год мы ожидаем, что это будет идти по плану – версия Samsung Foundry Forum 2020 года, которая была отложена из-за COVID, должна состояться в конце этого года.

Где мои GAA-FET? TSMC останется с FinFET на 3 нм
Samsung

По мере роста использования таких типов транзисторов, мы ожидаем, что диапазон доступной ширины листов будет увеличиваться, а также количество слоев, уложенных друг на друга в конструкции GAA. CEA-Leti в этом году на симпозиуме 2020 года по технологиям и схемам СБИС продемонстрировала 7-слойный GAA-FET с использованием нанолистов специально для высокопроизводительных вычислений.

Где мои GAA-FET? TSMC останется с FinFET на 3 нм


CEA-Leti

Так что же случилось с TSMC? В рамках технологического симпозиума компания заявила, что из-за своего 3-нм техпроцесса останется с FinFET. Компания заявляет, что она позволила существенно обновить свою технологию FinFET, чтобы обеспечить масштабирование производительности и утечки с помощью еще одной итерации технологии технологических узлов. TSMC N3 будет использовать расширенную и улучшенную версию FinFET для извлечения дополнительных PPA – до 50% прироста производительности, до 30% снижения мощности и увеличения плотности в 1,7 раза по сравнению с N5. TSMC заявила, что предсказуемость FinFET поможет компании поставлять технологию в утвержденные сроки.

Последнее утверждение более чем красноречиво – если развитие FinFETs, то сейчас на его 3-м уровне.rd/ 4th/ 5th поколение (в зависимости от производителя), обеспечило уровень комфорта и предсказуемости, который первое поколение GAA-FET не может обеспечить, затем, чтобы удовлетворить своих крупных клиентов (почти все передовые логические микросхемы), он должен придерживаться его каденция. При этом у TSMC может быть шанс предложить GAA-FET на различных версиях своих 3-нм узлов в будущем, если она того пожелает, однако в настоящее время компания не делала никаких публичных заявлений на этот счет по сравнению с Intel и Самсунг.

Где мои GAA-FET? TSMC останется с FinFET на 3 нм

Как всегда в случае с этими технологиями, цель состоит в том, чтобы масштабировать и воплотить реальность везде, где действует закон Мура. Заказчикам TSMC придется подождать, чтобы увидеть, смогут ли GAA-FET обеспечить более оптимизированную производительность.

Связанное чтение

  • TSMC подробно описывает 3-нм техпроцесс: масштабирование полного узла для серийного производства за 2П22
  • TSMC построит 5-нанометровую фабрику в Аризоне и начнет работу в 2024 году
  • TSMC и Broadcom разработали CoWoS Interposer площадью 1700 мм2: в 2 раза больше, чем прицельные сетки
  • TSMC увеличивает капитальные затраты на 1 миллиард долларов и ожидает большого успеха узла N5
  • Выход 5-нанометрового тестового чипа TSMC на ранних этапах производства составляет 80%, HVM появится в первом полугодии 2020 г.
  • TSMC: 5 нм на пути к HVM во втором квартале 2020 года, будет разгоняться быстрее, чем 7 нм
  • TSMC: Технологический процесс N7 + EUV в больших объемах, 6 нм (N6) Скоро появится