三星 3 奈米 GAA 部分细节曝光，晶体管密度最高较 7 奈米提升 80%

目前晶圆代工市场正加紧布局，期望 2030 年能超车台积电，成为系统半导体龙头的三星，2020 年初就宣布克服 3 奈米制程关键的 GAAFET 环绕闸极晶体管制程，预计 2022 年正式推出。虽然目前此制程技术消息甚少，据外媒《tomshardware》报导，三星在 IEEE 国际积体电路会议，公布采用 GAAFET 技术的 3GAE 制程部分相关细节，可一窥三星目前发展。

报导指出，GAAFET 其实有两种，一种是使用奈米线做为电子晶体管鳍片的常见 GAAFET， 另外一种则是以纳米片形式出现的较厚鳍片多桥通道场效应电子晶体管 MBCFET。两种都在栅极材料所在侧面围绕沟道区，奈米线与奈米片达成方式很大程度取决于设计，一般而言都用 GAAFET 描述两者。

GAAFET 早在 1988 年就出现了，这种晶体管的结构使得设计人员可透过调节晶体管通道的宽度来精确调谐，以达成高性能或低功耗的目标。较宽鳍片可在更高功率下达成更高性能，而较薄较窄的鳍片可降低功耗和性能。鳍式场效晶体管（FinFET）技术达成类似设计时，工程师必须使用额外鳍改善性能。这种情况下，晶体管通道宽度只能增加一倍或两倍，精度不是很好，有时效率更低。

三星表示，与 7 奈米 LPP 制程技术相较，3GAE 制程技术可在同样功耗下使性能提高 30%，或同样频率下能让功耗降低 50%，整体晶体管密度最高可提高 80%。三星还展示首个使用 MBCFET 技术的 SRAM 芯片，256Gb 芯片面积是 56mm²，与现有芯片相较，使用 MBCFET 技术的写入电压降低 230mV，可见 MBCFET 降低功耗的能力。虽然 SRAM 是比较简单的芯片，目前三星还没有能用这种技术生产复杂逻辑芯片的能力，但三星正在克服相关技术问题，预计 3 奈米 MBCFET 制程会在 2022 年投产。

（首图来源：Flickr/Jamie McCall CC BY 2.0）