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三星:3nm工艺明年完成,性能大增

文章来源:www.hbrcled.com 作者:河北瑞彩 浏览: 发布时间2019-09-11 17:43【

   尽管日本严格管制半导体材料多少都会影响三星的芯片、面板研发、生产,但是上周三星依然在日本举行了“三星晶圆代工论坛”SFF会议,公布了旗下新一代工艺的进展,其中3nm工艺明年就完成开发了


   三星在10nm、7nm及5nm节点的进度都会比台积电要晚一些,导致台积电几乎包揽了目前的7nm芯片订单,三星只抢到IBM、NVIDIA及高通部分订单。不过三星已经把目标放在了未来的3nm工艺上,预计2021年量产。





   在3nm节点,三星将从FinFET晶体管转向GAA环绕栅极晶体管工艺,其中3nm工艺使用的是第一代GAA晶体管,官方称之为3GAE工艺。


   根据官方所说,基于全新的GAA晶体管结构,三星通过使用纳米片设备制造出了MBCFET(Multi-Bridge-Channel FET,多桥-通道场效应管),该技术可以显著增强晶体管性能,主要取代FinFET晶体管技术。


   此外,MBCFET技术还能兼容现有的FinFET制造工艺的技术及设备,从而加速工艺开发及生产。


   在这次的日本SFF会议上,三星还公布了3nm工艺的具体指标,与现在的7nm工艺相比,3nm工艺可将核心面积减少45%,功耗降低50%,性能提升35%。


   在工艺进度上,三星今年4月份已经在韩国华城的S3 Line工厂生产7nm芯片,今年内完成4nm工艺开发,2020年完成3nm工艺开发。


   三星为什么要用GAA?


   Gate-All-Around ,也就是环绕式栅极技术,简称为GAA横向晶体管技术,也可以被称为GAAFET。这项技术的特点是实现了栅极对沟道的四面包裹,源极和漏极不再和基底接触,而是利用线状(可以理解为棍状)或者平板状、片状等多个源极和漏极横向垂直于栅极分布后,实现MOSFET的基本结构和功能。这样设计在很大程度上解决了栅极间距尺寸减小后带来的各种问题,包括电容效应等,再加上沟道被栅极四面包裹,因此沟道电流也比FinFET的三面包裹更为顺畅。在应用了GAA技术后,业内估计基本上可以解决3nm乃至以下尺寸的半导体制造问题。


   作为一款新技术,各家厂商都有自己的方案。目前已知的几种不同形态的GAA鳍片结构分别包括:


   ● 比较常见的纳米线技术,也就是穿透栅极的鳍片采用圆柱或者方形截面;


   ● 板片状结构多路桥接鳍片,穿透栅极的鳍片被设计成水平板状或者水平椭圆柱状(长轴和基地平行)截面;


   ● 六角形截面纳米线技术,顾名思义,纳米线的截面是六边形;


   ● 纳米环技术,穿透栅极的鳍片采用环形方案。


   而三星对外宣称的GAA技术英文名为Multi-Bridge ChannelFET,缩写为MBCFET,实际上就是板片状结构多路桥接鳍片。三星对此作出的解释是,目前主流的纳米线GAA技术,沟道宽度较小,因此往往只能用于低功率设计,并且制造难度比较高,因此三星没有采用这种方案。并且三星认为FinFET在5nm和4nm工艺节点上都依旧有效,因此在3nm时代三星才开始使用新的MBCFET技术。




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