三星發布新晶體管：1nm之后的選擇？
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發布日期：2021-12-18
三星發布新晶體管：1nm之后的選擇？
IBM和三星聲稱他們在半導體設計方面取得了突破。
在舊金山 IEDM 會議的第一天，兩家公司宣布了一種在芯片上垂直堆疊晶體管的新設計。 對于當前的處理器和 SoC，晶體管平放在硅表面上，電流從一側流向另一側。 相比之下，垂直傳輸場效應晶體管 (VTFET) 彼此垂直，電流垂直流動。
據 IBM 和三星稱，這種設計有兩個優點。 首先，它將允許他們繞過許多性能限制并將摩爾定律擴展到 1 納米閾值之外。 更重要的是，由于電流較大，該設計減少了能源浪費。 他們估計 VTFET 將使處理器比采用 FinFET 晶體管設計的芯片快兩倍，并將功耗降低 85%。
IBM 和三星聲稱，這一過程可能有一天會讓手機一次充電使用整整一周。 他們表示，它還可以使某些能源密集型任務（包括加密采礦）更加節能，因此對環境的影響較小。
IBM 和三星尚未透露他們何時計劃將該設計商業化。 他們并不是唯一一家試圖突破 1 納米屏障的公司。 英特爾在 7 月份表示，其目標是到 2024 年完成 Angstrom 芯片的設計。該公司計劃使用其新的“英特爾 20A”節點和 RibbonFET 晶體管來完成這一壯舉。
三星計劃2025年量產2nm
在先進的半導體技術方面，臺積電目前是無可爭議的領先者。 Q3占據了整整53%的代工份額。 三星排名第二，但份額僅為臺積電的1/3。 所以三星押注下一代。 工藝，包括3nm和未來的2nm工藝。 按照三星的計劃，3nm工藝將放棄FinFET晶體管技術，轉向柵極周圍的GAA。 3nm工藝分為兩個版本，其中3GAE（低功耗版）將于2022年初量產，3GAP（高性能版）將于2023年初量產。
與5nm相比，三星新推出的3nm GAA可以縮小35%的面積，同等功耗下性能提升30%，同等性能下功耗降低50%。
下一步是2nm工藝。 三星高層再次表示2nm工藝將于2025年量產。
但具體工藝指標尚未公布。 我只知道是GAA晶體管，基于MBCFET（Multi-Bridge Channel FET）技術，如3nm。 這是一種可以垂直堆疊的納米芯片晶體管，兼容當前的CMOS工藝以共享設備。 與制造方法相比，降低了新技術的升級成本。
三星的2nm工藝是一大進步，有很多創新亮點，與現有的2nm工藝不同——IBM此前在全球發布了一款2nm芯片，可以在指甲蓋大小內集成500億個晶體管，這是一個 與 7nm 工藝相比有所改進。 性能提升 45% 或功耗降低 75%，預計 2024 年量產。
三星也參與了IBM的2nm工藝，但其量產的2nm工藝與IBM的2nm工藝不一樣。 后者需要新的生產方式，三星也將依賴自家的2nm工藝。
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