摩爾定律延續，三星GAA新技術全球第一，1nm時代可期

前言：韓國三星公司與晶圓大廠台積電在晶圓製作上角力多年，互有勝負，如今三星憑藉一項名為GAA的生產新技術突破，高調宣布將在2021年進入3nm時代，並可利用該技術將製程最終壓縮在1nm，技術上領先台積電一年，領先英特爾2至3年。

GAA到底是什麼新技術？

GAA全名為Gate-All-Around，又被稱為「閘極全環」，是種多閘極電晶體，能使用一個電極同時控制多個閘極的電晶體。

GAA是當前鰭式場效電晶體（FinFET） 進化版的晶片生產技術；或稱「環繞式結構FET」，能對晶片核心進行全新改造與設計，使晶片更小，處理速度更快且更省電，是一項全新的電晶體架構。

雄心勃勃的台積電發展藍圖

台積電日前已經宣布將在2020年內正式量產5nm製程，其實，台積電3nm製程也正如火如荼的規劃中，其3nm投資計劃在去年底通過相關資格審查後，在南科晶圓18廠的第四到六期新廠興建工作已正式啟動。

台積電3nm計劃主要在南科的晶圓18廠，台積電內部將3nm和5nm視作同一個計劃，主要集中在晶圓18廠，目前也派遣經營主力人員領銜，全力督軍建廠及工程，台積電甚至在又專門成立研發中心，全力投資研發3nm及以下先進位程，台積電從5nm到3nm製程投資巨大，帶動的集群效應更是驚人。

依照台積電創辦人張忠謀在主持晶圓18廠時提出的完工藍圖，3nm可以在2021年試產、2022年量產，台積電在發展藍圖中計劃成為全球第一家提供3nm晶圓代工服務的公司，同時解決很多AI人工智慧晶片功效更強大的晶圓代工廠，讓全球半導體產業跨足新紀元。

更加激進的三星發展藍圖

針對台積電雄心勃勃的發展計劃，三星表現更加激進，在美國加州所舉辦的晶圓製造論壇（Samsung Foundry Forum）宣布，目前三星正在開發一項名為「環繞閘極」（gate all around，GAA）的技術，這個被稱為當前FinFET 技術進化版的生產技術，能夠對晶片核心的電晶體進行重新設計和改造，使其更小更快。

三星指出，預計2021 年通過這項技術所推出的3nm製程技術，將能使得三星在先進位程方面與台積電及英特爾進行抗衡，並完成超越。

而且，該設計方案也能夠解決晶片製造縮小過程中所帶來的工程難題，以延續摩爾定律的持續發展。

預計透過新技術的研發，在2021年利用GAA 技術推出3nm製程的產品。

根據三星表示，通過GAA技術重新設計電晶體底層結構後，其將推出的3nm製程產品將比現有的7nm製程產品效能提升35%，能耗也再降低50%，且晶片的面積也再減少45%。

新技術帶來的影響

而根據國際商業戰略諮詢公司執行長瓊斯表示，目前三星正通過強大的材料研究讓晶圓製造技術獲得大發展。

GAA 技術的發展，令三星大約領先台積電1年，領先英特爾2至3年。

三星也強調，GAA 技術的發展能夠期待未來有更好的圖形技術，人工智慧及其他運算的進步，以確保未來包括智慧型手機、手錶、汽車、及其他智能家庭產品都能夠有更好的效能。

之前三星就宣布將在未來10 年內投資1,160 億美元來發展非記憶體項目的半導體產業，以謀求成為全球半導體產業霸主。

通過GAA 技術發展的3nm製程技術就是其中重要的關鍵。

三星希望藉此吸引包括蘋果、NVIDIA、高通、AMD 等目前台積電客戶的青睞，以獲取更多晶圓代工生產商機。

三星現有進度

三星晶圓事業行銷副總裁Ryan Lee說：「GAA技術將代表我們的晶片事業進入新年代。

」

三星表示，3nmGAA製程技術的研發完全依照進度，PDK 0.1版已在4月發出，可協助顧客提前展開設計作業，以便提升設計競爭力、降低備貨時間。

另一方面，三星預定今年下半年量產6nm製程晶片，同時完成4nm製程的研發作業。

5nmFinFET製程的產品設計也已在4月開始研發，預計今年下半年完成、2020年上半年量產。

三星晶圓製造事業行銷部副總裁Ryan Lee 14日表示，GAA代表三星的晶圓製造工藝已進入全新紀元。

他說，第一款3nm製程晶片，是為智慧型手機等移動設備設計，預計2020年開始測試、2021年量產。

更加精細的高效能晶片，例如繪圖處理器、打包進資料中心的人工智慧 (AI)晶片等，則會在2020年實現量產。

Lee並表示，GAA可讓三星把電路微縮至3nm，加以改進後、甚至可把製程技術進化至2nm與1nm。

試想下1nm是什麼概念，原子可以用它做單位，甚至連一張紙的厚度也有100000nm。

結語：業界認為，三星半導體事業部近期面臨DRAM與儲存型快閃記憶體（NAND Flash）兩大產品市況低迷等問題，急需對外加大力度宣傳其半導體事業發展競爭力，此次高調宣傳其晶圓代工技術，力壓台積電，也意味在先進位程方便兩強將繼續激戰。

您認為三星未來有能力生產3nm乃至1nm晶片嗎，是真的技術碾壓還是僅PPT宣傳戰？未來，台積電和三星誰會是真正的霸主，歡迎留言評論。