三星|三星量产3nm!真领先台积电 还是“赶鸭子上架”?( 二 )


是“真量产” , 还是“真宣传”?
虽然三星抢先台积电量产了3nm GAA制程工艺 , 但是其为了兑现今年上半年量产承诺 , 在上半年的最后一天6月30日才宣布量产 , 也让一些分析人士认为 , 3nm GAA制程工艺量产是“赶鸭子上架” , 宣传意义大于实际意义 。
比如台湾工研院产科国际所研究总监杨瑞临就表示 , GAA相关的蚀刻及量测问题尚待克服 , 材料、化学品等也需要提升 , 全球GAA生态系统还未完全到位 , 三星3nm GAA技术此时量产是“赶鸭子上架” 。
ASML的新一代High-NA EUV光刻机预计最快也要2023年底才正式向客户交付 。台积电和英特尔都选择采用High-NA EUV光刻机来生产基于GGA架构晶体管的2nm工艺 。
杨瑞临称 , 虽然三星采用市场现有方案 , 可以做到3nm GAA技术量产 , 但关键是成本会增加、交期会拉长、良率提升速度慢、品质不见得好 。在成本模型难以建立的情况下 , 三星难以对客户报价 , 预料三星的3nm GAA技术应仅自用 , 不会有真正的外部的客户 。
台经院产经资料库研究员暨总监刘佩真也表示 , 三星仍未实际接获3nm订单 , 今天宣布量产3nm制程 , 宣传意义应大于实质意义 。
而在此之前 , 在相同制程工艺节点上 , 三星的制程工艺在稳定性、良率、发热等方面的表现确实一直都要比台积电差 。此前高通就因为三星4nm代工的骁龙8的散热问题 , 转向了采用台积电4nm代工骁龙8+ 。
不过 , 台湾相关机构的立场和观点往往都会偏向本土的台积电 , 看衰三星3nm GAA也属正常 。
同样 , 韩国半导体分析师的观点也往往是看好本土的三星 。此前 , 韩国半导体分析师Greg Roh就表示三星3nm制程良率提升速度远高于市场预期 , 新增客户速度相当快 。
GAA架构晶体管到底有何优势?
传统的平面晶体管(Planar FET)通过降低电压来节省功耗 , 然而 , 平面晶体管的短沟道效应限制了电压的继续降低 , 而FinFET(鳍式场效应晶体管)的出现使得电压得以再次降低 , 但随着工艺的继续推进 , FinFET已经不足以满足需求 。于是 , GAA(Gate-all-around , 环绕栅极)技术应运而生 。
三星|三星量产3nm!真领先台积电 还是“赶鸭子上架”?
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如下图 , 典型的GAA形式——GAAFET是(Gate-all-around FETs)采用的是纳米线沟道设计 , 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 。
相比之下 , 传统的FinFET 沟道仅3 面被栅极包围 。GAAFET 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 , 尺寸可以进一步微缩 。
三星|三星量产3nm!真领先台积电 还是“赶鸭子上架”?
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不过 , 三星认为采用纳米线沟道设计不仅复杂 , 且付出的成本可能也大于收益 。因此 , 三星设计了一种全新的GAA形式——MBCFET(Multi-Bridge-Channel FET , 多桥-通道场效应管) , 采用多层堆叠的纳米片来替代GAAFET中的纳米线 。