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2nm芯片研发重大突破!台积电狂甩三星,2023年后半年推出

2020-09-23 来源:新智元 编辑:shreen 阅读量:14232

  台积电2nm制程研发获重大突破!

  据台媒透露,有别于3nm与5nm采用鳍式场效晶体管(FinFET)架构,台积电2nm改采全新的多桥通道场效晶体管(MBCFET)架构,研发进度超前。

  根据台积电近年来整个先进制程的布局,业界估计,台积电2nm将在2023下半年推出,有助于其未来持续拿下苹果、辉达等大厂先进制程大单,狠甩三星。

  台积电:第一家官宣2nm工艺,研发进度超前

  几十年来,半导体行业进步的背后存在着一条金科玉律,即摩尔定律。

  摩尔定律表明:每隔 18~24 个月,集成电路上可容纳的元器件数目便会增加一倍,芯片的性能也会随之翻一番。

  然而,在摩尔定律放缓甚至失效的今天,全球几大半导体公司依旧在拼命「厮杀」,希望率先拿下制造工艺布局的制高点。

  台积电5nm已经量产,3nm预计2022年量产,2nm研发现已经取得重大突破!

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  去年6月,台积电正式宣布启动2nm工艺的研发。

  按照台积电给出的指标显示,2nm工艺是一个重要节点。Metal Track(金属单元高度)和3nm一样维持在5x,同时Gate Pitch(晶体管栅极间距)缩小到30nm,Metal Pitch(金属间距)缩小到20nm,相比于3nm都小了23%。

  台积电2nm采用了以环绕式栅极技术(GAA)为基础的MBCFET架构,解决FinFET因制程微缩产生电流控制漏电的物理极限问题。

  同时在极紫外光(EUV)微显影技术提升,使台积电研发多年的纳米片(Nano Sheet)堆叠关键技术更为成熟,良率提升进度较预期顺利。

  台积电2nm工艺的芯片生产工厂选址在新竹,建设工厂所需的土地目前已经获得。

  台积电旗下目前共有13座晶圆厂,其中6座在新竹,分别是12英寸超大晶圆的晶圆十二A厂和晶圆十二B厂,8英寸晶圆的晶圆三厂、晶圆五厂和晶圆八厂,以及6英寸晶圆的晶圆二厂。

  除了6座晶圆厂,台积电旗下的4座封测工厂中,先进封测一厂也在新竹科学园区。

  FinFET的替代者出现,GAA技术给摩尔定律续命

  随着技术的不断演进,工艺节点制程也在不断突破极限。

  在现在广泛使用的FinEFT技术提出之前,根据摩尔定律,芯片的工艺节点制程的极限是35nm。

  在2011年初,英特尔推出了商业化的FinFEt,他们在22nm的第三代酷睿处理器上第一次使用FinFET工艺。台积电等主要半导体代工企业也已经开始陆续推出自己的 FinFEt。

  从2012年起, FinFet已经开始向20mm节点和14nm节点推进。

  并且,依托FinEFT技术,芯片工艺节点制程已经发展到7nm,5nm甚至是3nm,也遇到了瓶颈。

  FinFET 本身的尺寸已经缩小至极限后,无论是鳍片距离、短沟道效应、还是漏电和材料极限也使得晶体管制造变得岌岌可危,甚至物理结构都无法完成。

  而全环绕栅(GAA)是FinFET技术的演进,沟道由纳米线(nanowire)构成,其四面都被栅极围绕,从而再度增强栅极对沟道的控制能力,有效减少漏电。

  与现在的7nm工艺相比,3nm工艺的具体指标表现为:可将核心面积减少45%,功耗降低50%,性能提升35%。

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  事实上,GAA也只是一个技术代称,台积电的GAA逻辑制程跟三星电子GAA肯定有所不同。

  先进制程之争:台积电、三星争的火热,英特尔笑看风云

  台积电,与英特尔、三星并称半导体制造业「三巨头」。在芯片制程逐渐缩小的路上,三大巨头你追我赶。

  英特尔终于宣布恢复两年的研发周期之时,三星和台积电已经把5nm量产提上了日程,目前公开称有5nm芯片制造能力的只有台积电和三星两家。

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  台积电在2nm研发上切入全环栅场效应晶体管GAA,其竞争对手三星则早在2年前其揭露3nm技术工艺时,就宣布从FinFET转向GAA,并「大放厥词」:2030年要超过台积电,取得全球芯片代工龙头地位。

  这也算是为两家企业2-3nm制程的市场之战吹响了号角。

  为了抢在台积电之前完成3nm的研发,三星的芯片制造工艺由5nm直接上升到3nm,4nm则直接跳过。

  尽管台积电和三星在2nm-3nm市场你争我夺,但是英特尔却毫不在乎,依然坚持在14nm,10nm制程上的研发。

  台积电,三星对最先进制程的追赶,正是想要在世界先进制程领域一决高下。

  而目前,台积电2nm工艺取得重大突破,三星恐怕要失望了。


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