在日前舉辦的技術(shù)大會(huì)，臺(tái)積電方面表示，公司的3nm將繼續(xù)沿用之前的FinFET。那么大家的關(guān)注點(diǎn)就變成了，臺(tái)積電的第一代GAA-FET什么時(shí)候?qū)⒌絹?lái)？
當(dāng)我們?cè)竭^22nm到16nm的壁壘時(shí)，幾乎所有處于領(lǐng)先地位的主要半導(dǎo)體制造公司都從平面晶體管過渡到FinFET晶體管。FinFET的好處很多，包括更好的驅(qū)動(dòng)電流和更低的泄漏，更好的可擴(kuò)展性，更快的開關(guān)時(shí)間以及總體上更好的半導(dǎo)體邏輯晶體管選擇。借助FinFET和多此改進(jìn)，該技術(shù)已從英特爾的首批22nm產(chǎn)品擴(kuò)展到了我們今年從臺(tái)積電合作伙伴那里看到的5nm產(chǎn)品。
不出所料，在某個(gè)時(shí)候擴(kuò)展FinFET將變得越來(lái)越難，因此需要新技術(shù)來(lái)幫助繼續(xù)擴(kuò)展。而后FinFET時(shí)代的晶體管技術(shù)的研究以驚人的速度進(jìn)展，并且大多數(shù)注意力已轉(zhuǎn)移到“Gate-All-Around”技術(shù)上，該技術(shù)可提升溝道并允許溝道寬度根據(jù)類型的需要而縮放晶體管在使用中。在晶體管性能控制方面，GAA-FET具有顯著優(yōu)勢(shì)。對(duì)于大多數(shù)FinFET工藝，代工廠可以提供基于電壓和性能的多種設(shè)計(jì)，但GAA-FET設(shè)計(jì)將這些分立的選擇變成了更連續(xù)的東西。您可能會(huì)看到這些稱為納米片或納米線的材料。
可以預(yù)料，與FinFET或平面晶體管相比，GAA-FET設(shè)計(jì)的構(gòu)建要復(fù)雜得多。首次GAA-FET演示于1986年進(jìn)行，而2006年演示了3nm實(shí)施方案。但是，與在客戶可用的制造過程中進(jìn)行大規(guī)模構(gòu)建相比，在實(shí)驗(yàn)室中進(jìn)行構(gòu)建具有不同的復(fù)雜程度。在2018年至2019年的許多技術(shù)半導(dǎo)體會(huì)議上，許多設(shè)計(jì)公司和代工廠都討論了GAA-FET或類似設(shè)計(jì)作為其即將推出的產(chǎn)品組合的一部分。
最值得注意的是，英特爾已經(jīng)提到他們將在未來(lái)5年內(nèi)開始使用它，這將使其圍繞5nm-3nm節(jié)點(diǎn)技術(shù)發(fā)展。
三星已經(jīng)宣布打算提供其版本的MBC-FET，作為其3nm工藝節(jié)點(diǎn)的一部分，新晶體管預(yù)計(jì)將在2021年下半年投入量產(chǎn)。2019年5月，該公司發(fā)表聲明說，第一個(gè)v0.1版本的3GAE PDK已為客戶做好準(zhǔn)備。一年多以后，我們希望這能如期進(jìn)行。三星的Foundry論壇的2020年版本由于COVID而被推遲，應(yīng)該在今年晚些時(shí)候出現(xiàn)。
隨著這類晶體管的使用越來(lái)越多，我們預(yù)計(jì)可用的薄片寬度范圍以及GAA設(shè)計(jì)中的堆疊層數(shù)都會(huì)增加。今年的CEA-Leti在2020年VLSI技術(shù)和電路研討會(huì)上展示了一種7層GAA-FET，它使用了專門用于高性能計(jì)算的納米片。
那么臺(tái)積電發(fā)生了什么？作為技術(shù)研討會(huì)的一部分，該組織表示，其3nm制程技術(shù)將保留在FinFET上。該公司表示，已經(jīng)對(duì)其FinFET技術(shù)進(jìn)行了重大更新，以通過其工藝節(jié)點(diǎn)技術(shù)的另一次迭代實(shí)現(xiàn)性能和漏電擴(kuò)展。臺(tái)積電的N3將在FinFET上使用擴(kuò)展和改進(jìn)的版本，以獲取更好的PPA。與N5相比，3nm的性能提高了50％，功耗降低了30％，密度提高了1.7倍。臺(tái)積電表示，F(xiàn)inFET的可預(yù)測(cè)性將幫助該公司在預(yù)期的時(shí)間表上交付該技術(shù)。
最后這句話很有說服力。如果他們的FinFET目前已經(jīng)發(fā)展到第三、第四或第五代（取決于代工），他們已經(jīng)能更好地對(duì)其控制，但這不是第一代GAA-FET能控制的，為了滿足其大客戶（幾乎所有領(lǐng)先的邏輯芯片）的需求，它必須保持節(jié)奏。話雖如此，如果愿意的話，臺(tái)積電將來(lái)可能會(huì)在其3nm節(jié)點(diǎn)的不同版本上提供GAA-FET，但是與英特爾和薩寧相比，該公司目前尚未對(duì)此發(fā)表任何公開聲明。
與這些技術(shù)一樣，無(wú)論摩爾定律走向何方，目標(biāo)都是擴(kuò)大規(guī)模并帶來(lái)一些現(xiàn)實(shí)。臺(tái)積電的客戶將不得不等到以后，看看GAA-FET是否可以為臺(tái)式機(jī)帶來(lái)更優(yōu)化的性能。