Če je Samsung sredi leta 2019 napovedal, da bo leta 2021 predstavil svojo tehnologijo "zaviti vrata" (GAA), ki bo nadomestila tehnologijo tranzistorjev FinFET, je FinFET še vedno lahko miren; do danes je Intel izjavil, da bo njegov 5nm proces opustil FinFET in prešel na GAA. Že obstajajo znaki preobrazbe starosti. Trije glavni livarski velikani so že izbrali GAA. Čeprav se vezje TSMC kot vodja livarne "ne premika", se zdi, da ne pride do zastoja. Je FinFET res na koncu zgodovine?
FinFETova slava
Konec koncev, ko je FinFET debitiral kot "rešitelj", je imel pomembno "poslanstvo" Mooreovega zakona, da še naprej napreduje.
Z nadgradnjo procesne tehnologije postaja izdelava tranzistorjev težja. Prvi flip-flop z integriranim vezjem leta 1958 je bil zgrajen z le dvema tranzistorjema, danes pa čip vsebuje že več kot milijardo tranzistorjev. Ta vzgibna sila izvira iz nenehnega napredovanja procesa izdelave ploščatega silicija pod poveljstvom Mooreovega zakona.
Ko se dolžina vrat približa oznaki 20 nm, sposobnost krmiljenja toka močno pade, stopnja puščanja pa se ustrezno poveča. Zdi se, da je tradicionalna ravninska struktura MOSFET na koncu. Profesor Zhengming Hu iz panoge je predlagal dve rešitvi: ena je tranzistor FinFET s tridimenzionalno strukturo, druga pa tranzistorjska tehnologija FD-SOI, ki temelji na ultra tanki tehnologiji silicija na izolatorju SOI.
FinFET in FD-SOI sta Mooreovemu zakonu omogočila nadaljevanje legende, a sta se po tem podala na različne poti. Postopek FinFET je prvi na vrhu seznama. Intel je leta 2011 prvič predstavil komercialno procesno tehnologijo FinFET, ki je znatno izboljšala zmogljivosti in zmanjšala porabo energije. TSMC je dosegel velik uspeh tudi s tehnologijo FinFET. Pozneje je FinFET postal globalni tok. "Fuji" izbira Yuanchang-a.
Nasprotno pa se zdi, da postopek FD-SOI živi v senci FinFET-ov. Čeprav je stopnja puščanja procesov nizka in poraba električne energije ima prednosti, imajo izdelani čipi aplikacije na internetu stvari, avtomobilizma, omrežne infrastrukture, potrošniške in drugih področjih ter moč velikanov, kot so Samsung, GF, IBM, ST, itd. Potiskanje je odprlo svet na trgu. Vendar so veterani v industriji poudarili, da je zaradi visokih stroškov podlage težko zmanjšati velikost, saj se premika navzgor, najvišja raven pa je do 12 nm, kar je težko nadaljevati v prihodnosti.
Čeprav je FinFET prevzel vodstvo v konkurenci "dva izbora", je z uporabo interneta stvari, umetne inteligence in inteligentne vožnje prinesel nove izzive IC-jem, zlasti proizvodnim in raziskovalnim in razvojnim stroškom FinFET-ov. postajajo vse višji in višji. 5nm lahko še vedno močno napreduje, vendar se zdi, da je pretok zgodovine procesov spet "obrnjen".
Zakaj GAA?
Ko je Samsung prevzel vodilno vlogo in sledil Intelu, je GAA nenadoma postal nadloga za prevzem FinFET-a.
Razlika od FinFET je v tem, da so okrog štirih strani konstrukcijskega kanala GAA zaprta vrata, ki zmanjšujejo napetost puščanja in izboljšajo nadzor nad kanalom. To je osnovni korak pri zmanjšanju procesnih vozlišč. Z uporabo učinkovitejših konstrukcij tranzistorjev skupaj z manjšimi vozlišči lahko dosežemo boljšo porabo energije.
Starejši so omenili tudi, da je kinetična energija procesnih vozlišč za izboljšanje zmogljivosti in zmanjšanje porabe energije. Ko napreduje procesno vozlišče na 3 nm, ekonomija FinFET ni več izvedljiva in se bo spremenila v GAA.
Samsung je optimističen, da lahko tehnologija GAA izboljša zmogljivost za 35%, zmanjša porabo energije za 50% in čip površino za 45% v primerjavi s 7nm procesom. Poroča se, da bo prva serija 3nm čipov pametnih telefonov Samsung, opremljena s to tehnologijo, začela množično proizvodnjo leta 2021, zahtevnejši čipi, kot so grafični procesorji in čipi podatkovnega centra AI, pa bodo množično izdelovali leta 2022.
Omeniti velja, da ima tehnologija GAA tudi več različnih poti, prihodnje podrobnosti pa je treba še preveriti. Poleg tega premik na GAA nedvomno vključuje spremembo v arhitekturi. Industrijski poznavalci opozarjajo, da to postavlja različne zahteve za opremo. Poročamo, da nekateri proizvajalci opreme že razvijajo posebno jedkanico in opremo s tanko folijo.
Gora Xinhua na meču?
Na trgu FinFET izstopa TSMC, Samsung in Intel pa se trudita dohiteti. Zdaj se zdi, da je GAA že na vrvici. Vprašanje je, kaj se bo zgodilo z zastojem "treh kraljestev"?
Iz Samsungovega konteksta Samsung meni, da so stave za tehnologijo GAA eno ali dve leti pred svojimi tekmeci, zato bo na tem področju ohranil in ohranil svojo prednost.
Vendar je Intel tudi ambiciozen, njegov cilj je ponovno osvojiti vodstvo v GAA. Intel je sporočil, da bo leta 2021 predstavil 7nm procesno tehnologijo in razvil 5nm, ki temelji na 7nm postopku. Ocenjuje se, da bo industrija svojo 5nm proces "resnično zmogljivost" videla že leta 2023.
Čeprav je Samsung vodilni v tehnologiji GAA, če upoštevamo Intelovo moč v procesni tehnologiji, se je njegova zmogljivost procesov v storitvi GAA izboljšala ali postala bolj očitna, Intel pa se mora samopregledovati in ne slediti več poti dolgega marca 10 nm procesa.
V preteklosti je bil TSMC izjemno skrit in previden. Čeprav je TSMC napovedal, da 5nm proces za množično proizvodnjo leta 2020 še vedno uporablja postopek FinFET, je pričakovati, da bo njegov 3nm proces napredoval v množično proizvodnjo v 2023 ali 2022. Proces. Po navedbah uradnikov TSMC bodo podrobnosti o njegovem 3nm objavljene na Severnoameriškem tehnološkem forumu 29. aprila, kakšne trike bo TSMC ponudil?
Bitka GAA se je že začela.