三星半导体:GAA FET与EUV是半导体领域下一代重要突破

三星半导体:GAA FET与EUV是半导体领域下一代重要突破,第1张

日前,三星半导体博客刊发了一篇TECHnalysis Research公司总裁兼首席分析师Bob O'Donnell的文章,他提出了他对于过渡到全新Gate-All-Around晶体管结构的看法。通过重新思考和重新构建基本的晶体管设计,Bob认为技术行业可以期待几代工艺技术的改进,同时减少半导体尺寸和功率要求,以及提高半导体性能。

任何关注半导体行业的人都知道芯片性能提升的速度开始放缓。与此同时,工艺公司已经讨论了他们减少制造芯片尺寸时面临的一些挑战。虽然通常与摩尔定律的继续发展有关,但更多是伴随着半导体工艺节点尺寸的减小,影响性能的因素会持续增加。

就在几个月前,三星半导体的代工业务宣布了晶体管设计方面的一项重大新进展,称为Gate-All-Around(GAA),它有望在未来几年保持晶体管级半导体的发展。从根本上说,GAA提供了对基本晶体管设计的重新思考和重新架构,其中晶体管内部的硅通道完全被栅极材料包围,而不是像三极一样被栅极材料覆盖,就像FinFET设计一样,这种设计可以增加晶体管密度,同时增加沟道的缩放潜力。

整个 科技 行业都在期待着半导体工艺的改进,这些进步将继续降低半导体尺寸和功率,并提高半导体性能。GAA与极紫外光(EUV)光刻技术一起被认为是半导体制造领域下一个主要技术进步,这为芯片行业提供了从7nm到5nm到3nm工艺节点的清晰路径。

从技术上讲,由于GAA FET技术降低了电压,这也为半导体代工业务提供了一种超越FinFET设计的方法。随着晶体管不断缩小,电压调节已被证明是最难克服的挑战之一,但GAA采用的新设计方法减少了这个问题。 GAA晶体管的一个关键优势是能够降低电压缩放造成的功耗,同时还能提高性能。这些改进的具体时间表可能不会像行业过去那么快,但至少关于它们是否会到来的不确定性现在可能会逐渐改观。对于芯片和器件制造商而言,这些技术进步为半导体制造业的未来提供了更清晰的视角,并且应该让他们有信心推进积极的长期产品计划。

GAA的时机也是 科技 行业的偶然因素。直到最近,半导体行业的大多数进步都集中在单个芯片或单片SOC(片上系统)设计上,这些设计都基于单个工艺节点尺寸构建的硅芯片。当然,GAA将为这些类型的半导体提供重要的好处。此外,随着新的“小芯片”SOC设计的势头增加,这些设计结合了几个可以在不同工艺节点上构建的较小芯片组件,很容易被误解为晶体管级增强不会带来太多的价值。实际上,有些人可能会争辩说,随着单片SOC被分解成更小的部分,对较小的制造工艺节点的需求就会减少。然而,事实是更复杂,更细微。为了使基于芯片组的设计真正成功,业界需要改进某些芯片组件的工艺技术,并改进封装和互连,以将这些元件和所有其他芯片组件连接在一起。

重要的是要记住,最先进的小芯片组件正变得越来越复杂。这些新设计要求3mm GAA制造所能提供的晶体管密度。例如,特定的AI加速,以及日益复杂的CPU,GPU,FPGA架构需要他们能够集中处理的所有处理能力。因此,虽然我们会继续看到某些半导体元件停止在工艺节点的路线图中,并以更大的工艺尺寸稳定下来,但对关键部件的持续工艺缩减的需求仍然有增无减。

科技 行业对半导体性能改进的依赖已经变得如此重要,以至于工艺技术的潜在放缓引起了相当多的关注,甚至对可能对整个 科技 世界产生的影响产生负面影响。虽然GAA所带来的进步甚至没有使该行业完全解决了挑战,但它们足以提供行业所需的发展空间以保持其继续前进。

据businesskorea报道,代工咨询公司IBS 5月15日宣布,三星电子在 GAA技术方面领先台积电(TSMC)一年,领先英特尔(Intel)两到三年。GAA技术是下一代非存储半导体制造技术,被视为代工行业的突破者。

三星已被评估在FinFET工艺方面领先于全球最大的代工企业台积电。FinFET工艺目前是主流的非存储半导体制造工艺。

这意味着三星在当前和下一代代工技术上都领先于竞争对手。

三星于当地时间5月14日在美国Santa Clara举行的2019年三星代工论坛上宣布,将于明年完成GAA工艺开发,并于2021年开始批量生产。

大家严肃点,说点正事。

迫于台积电的压力,三星早在2019年就加大了在半导体制造业的投资,据悉投资数额高达数千亿美元;如此高的投入为三星半导体业务带来了可观的改善,甚至高通这个大客户都投身三星怀抱,从去年开始三星便不断拿下高通芯片的代工,实现了半导体业务的飞速增长。

然而理想与现实还是存在差距的,去年采用三星工艺的骁龙888系列芯片出现了一轮翻车事件,芯片功耗过高,且发热严重,整体表现十分不稳定,被吐槽成“火龙888”。从那时起,业界内外就开始怀疑是否是三星的工艺出现了问题。然而高通最新的骁龙8 Gen1芯片依然选择交给三星代工。

近 日,韩国媒体infostockdaily爆料:近期三星电子正计划扩大对于为确保产量及良率而支出的大量资金下落进行调查,并怀疑此前有关三星半导体代工厂的产量及良率报告存在“造假”行为。最新曝光的数据显示,高通已将其4nm骁龙8 Gen 1 的部分订单从三星转移到台积电4nm代工,而转单的主要原因是,该芯片的良率仅为35%。

这个数字是什么概念?三星代工的100颗骁龙8 Gen1芯片中,只有35颗是能用的。如此低的良品率,必然会对成品芯片的交付数量造成影响,间接导致手机缺货。这也就解释了为什么手机厂商发布搭载骁龙8 Gen1的机型之后,有很长一段时间是存在缺货问题的。

除了良品率底下之外,稳定性上,采用三星制程工艺的骁龙芯片,无论是骁龙888还是骁龙8 Gen1,其发热问题都要比此前采用台积电工艺的芯片严重许多,对手机厂商散热设计也提出了巨大挑战;同时在性能方面,三星4nm工艺芯片无论是功耗还是晶体管密度,都没有明显的提升,相比之下台积电4nm工艺就有着明显的升级。

高通放弃三星再次选择台积电,对于一直试图打破台积电市场地位的三星来说,无疑是一大重创,如果失去了高通这个超级大客户,那么三星晶圆代工业务就只能靠自家的Exynos芯片消化了。然而Exynos系列芯片的表现大家也都看在眼里。Tachyon World 首席执行官 Cho Ho-jin 表示:“三星电子将利用这次调查作为加强集团管理的机会,同时研究 DS 部门的财务状况和半导体工艺良率的合理性”。

根据我的了解给你从商业角度解读三星将斥资740亿美元扩大韩国半导体产能投资:

具体讲,三星超越台积电,主要是芯片代工领域。在苹果iPhone6S 之前,苹果手机芯片一直都是三星代工,但是到了iPhone6S, 三星采用14纳米代工的芯片续航时间还比不上台积电16纳米芯片,苹果慢慢将其所有芯片代工转移给台积电。

目前在高端芯片代工上面,台积电已经远远超过三星。除了给苹果代工,台积电也给华为麒麟芯片,英伟达,以及比特大陆挖矿芯片代工。

巨额投资不一定能超越台积电。因为芯片代工本身就是一个高技术,高资本投资的行业。三星本身既设计芯片,也代工芯片(目前主要是三星手机芯片和高通芯片),这本来就需要高投资。台积电目前已经在芯片代工上面形成了先发优势,再加上半导体行业目前差不多已经发展到了瓶颈期,所以,想要通过加大投资超越台积电,实际上是比较难的。

硬件的很多技术发展都是依赖于实验室技术的进步以及工业技术的积累,而三星和台积电实际上是选择了不同的发展路线,所以两者的制程是有所区别的。

目前三星的7nm还没有成熟,而台积电已经发展到7nm+部分了。可以看出来的是台积电在EUV部分的应用经验远远超过了三星,而这种经验是实验室中积累不到的,如果不实际 *** 作,会遇到什么样的问题以及如何提高良品率都无法准确地判断和解决。

三星可以通过大量砸入资金来跳过7nm直接进入5nm或者3nm,但是这样制造的生产线因为缺少了一代技术的支持,无论是开发软件还是工艺稳定性的验证都比较缺失,前期的发展会相对吃力,而且现在很多厂商都会去做试生产的检验来确定工厂的产能,三星并没有获得足够多的客户的一个原因在于良品率,当初苹果也选择过三星,但是良品率让苹果的成本提高了不少,而台积电能够提供有保障的地良品率工艺,自然会争抢三星的客户。

三星需要在技术进步的同时,保证良品率提高,这样才能让客户看到优势和诚意,如果真的能够实现5nm高良品率工艺,即使价格稍微高过台积电,也会有接不完的订单的。


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