力拼台积电，三星宣布 3 奈米 GAA 成功流片

技术论坛时台积电强调 3 奈米制程将照时程于 2022 下半年正式量产，竞争对手韩国三星日前也表示，采用 GAA 架构的 3 奈米制程技术正式流片（Tape Out），对全球只有这两家能做到 5 奈米制程以下的半导体晶圆代工厂来说，较劲意味浓厚。

外媒报导，三星 3 奈米制程流片进度是与新思科技（Synopsys）合作，加速为 GAA 架构的生产流程提供高度优化参考方法。因三星 3 奈米制程不同于台积电或英特尔的 FinFET 架构，而是 GAA 架构，三星需要新设计和认证工具，因此采用新思科技的 Fusion Design Platform。制程技术的物理设计套件（PDK）已在 2019 年 5 月发表，并 2020 年通过制程技术认证。预计此流程使三星 3 奈米 GAA 结构制程技术用于高性能运算（HPC）、5G、行动和高阶人工智能（AI）应用芯片生产。

三星代工设计技术团队副总裁 Sangyun Kim 表示，三星代工是推动下一阶段产业创新的核心。三星将借由不断发展技术制程，满足专业和广泛市场增长的需求。三星电子最新且先进的 3 奈米 GAA 制程技术，受惠于与新思科技合作，Fusion Design Platform 加速准备，有效达成 3 奈米制程技术承诺，证明关键联盟的重要性和优点。

新思科技数位设计部总经理 Shankar Krishnamoorthy 也表示，GAA 晶体管结构象征着制程技术进步的关键转捩点，对保持下一波超大规模创新所需的策略至关重要。新思科技与三星战略合作支持提供一流技术和解决方案，确保发展趋势延续，以及为半导体产业提供机会。

GAA（Gate-all-around）架构是周边环绕着 Gate 的 FinFET 架构。照专家观点，GAA 架构的晶体管提供比 FinFET 更好的静电特性，可满足某些栅极宽度的需求。这主要表现在同等尺寸结构下，GAA 的沟道控制能力强化，尺寸进一步微缩更有可能性。相较传统 FinFET 沟道仅 3 面被栅极包覆，GAA 若以奈米线沟道设计为例，沟道整个外轮廓都被栅极完全包裹，代表栅极对沟道的控制性更好。

3 奈米 GAA 制程技术有两种架构，就是 3GAAE 和 3GAAP。这是两款以奈米片的结构设计，鳍中有多个横向带状线。这种奈米片设计已被研究机构 IMEC 当作 FinFET 架构后续产品进行大量研究，并由 IBM 与三星和格罗方德合作发展。三星指出，此技术具高度可制造性，因利用约 90% FinFET 制造技术与设备，只需少量修改的光罩即可。另出色的栅极可控性，比三星原本 FinFET 技术高 31%，且奈米片通道宽度可直接图像化改变，设计更有灵活性。

对台积电而言，GAAFET（Gate-all-around FETs）仍是未来发展路线。N3 技术节点，尤其可能是 N2 节点使用 GAA 架构。目前正进行先进材料和晶体管结构的先导研究模式，另先进 CMOS 研究，台积电 3 奈米和 2 奈米 CMOS 节点顺利进行中。台积电还加强先导性研发工作，重点放在 2 奈米以外节点，以及 3D 晶体管、新内存、low-R interconnect 等领域，有望为许多技术平台奠定生产基础。台积电正在扩大 Fab 12 的研发能力，目前 Fab 12 正在研究开发 N3、N2 甚至更高阶制程节点。

（首图来源：Flickr/DennisM2 CC BY 2.0）