三星：GAA FET與EUV是半導體領域下一代重要突破

日前，三星半導體博客刊發了一篇TECHnalysis Research公司總裁兼首席分析師Bob O'Donnell的文章，他提出了他對於過渡到全新Gate-All-Around電晶體結構的看法。

通過重新思考和重新構建基本的電晶體設計，Bob認為技術行業可以期待幾代工藝技術的改進，同時減少半導體尺寸和功率要求，以及提高半導體性能。

任何關注半導體行業的人都知道晶片性能提升的速度開始放緩。

與此同時，工藝公司已經討論了他們減少製造晶片尺寸時面臨的一些挑戰。

雖然通常與摩爾定律的繼續發展有關，但更多是伴隨著半導體工藝節點尺寸的減小，影響性能的因素會持續增加。

就在幾個月前，三星半導體的代工業務宣布了電晶體設計方面的一項重大新進展，稱為Gate-All-Around（GAA），它有望在未來幾年保持電晶體級半導體的發展。

從根本上說，GAA提供了對基本電晶體設計的重新思考和重新架構，其中電晶體內部的矽通道完全被柵極材料包圍，而不是像三極一樣被柵極材料覆蓋，就像FinFET設計一樣，這種設計可以增加電晶體密度，同時增加溝道的縮放潛力。

整個科技行業都在期待著半導體工藝的改進，這些進步將繼續降低半導體尺寸和功率，並提高半導體性能。

GAA與極紫外光（EUV）光刻技術一起被認為是半導體製造領域下一個主要技術進步，這為晶片行業提供了從7nm到5nm到3nm工藝節點的清晰路徑。

從技術上講，由於GAA FET技術降低了電壓，這也為半導體代工業務提供了一種超越FinFET設計的方法。

隨著電晶體不斷縮小，電壓調節已被證明是最難克服的挑戰之一，但GAA採用的新設計方法減少了這個問題。

GAA電晶體的一個關鍵優勢是能夠降低電壓縮放造成的功耗，同時還能提高性能。

這些改進的具體時間表可能不會像行業過去那麼快，但至少關於它們是否會到來的不確定性現在可能會逐漸改觀。

對於晶片和器件製造商而言，這些技術進步為半導體製造業的未來提供了更清晰的視角，並且應該讓他們有信心推進積極的長期產品計劃。

GAA的時機也是科技行業的偶然因素。

直到最近，半導體行業的大多數進步都集中在單個晶片或單片SOC（片上系統）設計上，這些設計都基於單個工藝節點尺寸構建的矽晶片。

當然，GAA將為這些類型的半導體提供重要的好處。

此外，隨著新的「小晶片」SOC設計的勢頭增加，這些設計結合了幾個可以在不同工藝節點上構建的較小晶片組件，很容易被誤解為電晶體級增強不會帶來太多的價值。

實際上，有些人可能會爭辯說，隨著單片SOC被分解成更小的部分，對較小的製造工藝節點的需求就會減少。

然而，事實是更複雜，更細微。

為了使基於晶片組的設計真正成功，業界需要改進某些晶片組件的工藝技術，並改進封裝和互連，以將這些元件和所有其他晶片組件連接在一起。

重要的是要記住，最先進的小晶片組件正變得越來越複雜。

這些新設計要求3mm GAA製造所能提供的電晶體密度。

例如，特定的AI加速器，以及日益複雜的CPU，GPU，FPGA架構需要他們能夠集中處理的所有處理能力。

因此，雖然我們會繼續看到某些半導體元件停止在工藝節點的路線圖中，並以更大的工藝尺寸穩定下來，但對關鍵部件的持續工藝縮減的需求仍然有增無減。

科技行業對半導體性能改進的依賴已經變得如此重要，以至於工藝技術的潛在放緩引起了相當多的關注，甚至對可能對整個科技世界產生的影響產生負面影響。

雖然GAA所帶來的進步甚至沒有使該行業完全解決了挑戰，但它們足以提供行業所需的發展空間以保持其繼續前進。

據businesskorea報導，代工諮詢公司IBS 5月15日宣布，三星電子在 GAA技術方面領先台積電(TSMC)一年，領先英特爾(Intel)兩到三年。

GAA技術是下一代非存儲半導體製造技術，被視為代工行業的突破者。

三星已被評估在FinFET工藝方面領先於全球最大的代工企業台積電。

FinFET工藝目前是主流的非存儲半導體製造工藝。

這意味著三星在當前和下一代代工技術上都領先於競爭對手。

三星於當地時間5月14日在美國Santa Clara舉行的2019年三星代工論壇上宣布，將於明年完成GAA工藝開發，並於2021年開始批量生產。