Ako je Samsung sredinom 2019. godine objavio da će 2021. lansirati svoju tehnologiju "obloga-oko vrata" (GAA) kako bi zamijenio FinFET tranzistorsku tehnologiju, FinFET i dalje može biti miran; do danas, Intel je izjavio da će njegov 5nm proces napustiti FinFET i prebaciti se na GAA. Već postoje znakovi preokreta starosti. Tri glavna livada diva već su odabrala GAA. Iako se krug TSMC-a kao vođa livare "ne miče", izgleda da nema sumnje. Je li FinFET zaista na kraju povijesti?
FinFETova slava
Napokon, kada je FinFET debitirao za "spasitelja", nosio je važnu "misiju" Mooreovog zakona da nastavi napredovati.
S nadogradnjom procesne tehnologije, proizvodnja tranzistora postaje teža. Prvi flip-flop integriranog kruga 1958. godine izgrađen je sa samo dva tranzistora, a danas čip sadrži više od milijardu tranzistora. Ova pokretačka sila dolazi iz kontinuiranog unapređenja procesa proizvodnje ravnog silicijuma pod zapovjedništvom Mooreovog zakona.
Kad se duljina vrata približi oznaci 20nm, sposobnost upravljanja strujom naglo pada, a stopa curenja se povećava u skladu s tim. Čini se da je tradicionalna planarna MOSFET struktura na kraju. Profesor Zhengming Hu iz industrije predložio je dva rješenja: jedno je FinFET tranzistor s trodimenzionalnom strukturom, a drugi je FD-SOI tranzistorska tehnologija utemeljena na SOI ultra tankoj silikonskoj na izolatornoj tehnologiji.
FinFET i FD-SOI dopustili su Mooreovom zakonu da nastavi legendu, ali su njih dvoje krenuli različitim putevima nakon toga. FinFET postupak prvi je na vrhu popisa. Intel je prvi put predstavio komercijalnu tehnologiju procesa FinFET 2011. godine, što je značajno poboljšalo performanse i smanjilo potrošnju energije. TSMC je također postigao veliki uspjeh s FinFET tehnologijom. Nakon toga, FinFET je postao globalni mainstream. "Fuji" izbor Yuanchang-a.
Suprotno tome, čini se da je postupak FD-SOI živio u sjeni FinFET-a. Iako je stopa propuštanja procesa mala, a potrošnja električne energije ima prednosti, proizvedeni čipovi imaju aplikacije na Internetu stvari, automobilskoj industriji, mrežnoj infrastrukturi, potrošačkim i drugim poljima, plus snagu divova kao što su Samsung, GF, IBM, ST, itd. Potiskivanje je otvorilo svijet na tržištu. Međutim, branitelji u industriji istaknuli su da je zbog velikog troška podloge teško učiniti veličinu manjom kako se kreće prema gore, a najviša razina je do 12 nm, što je teško nastaviti u budućnosti.
Iako je FinFET preuzeo vodeće mjesto u natjecanju "dva izbora", primjenom Interneta stvari, umjetne inteligencije i inteligentne vožnje donio je nove izazove međunarodnim intelektualcima, posebno troškove proizvodnje i istraživanja i razvoja FinFET-ova. postaju sve veći i veći. 5nm još uvijek može postići velik napredak, ali čini se da je protok povijesti procesa opet bio "okrenut".
Zašto GAA?
Budući da je Samsung preuzeo vodeću ulogu i slijedio Intel, GAA je odjednom postala prva tema za preuzimanje FinFET-a.
Razlika od FinFET-a je u tome što se oko četiri strane kanala GAA dizajna nalaze vrata koja smanjuju napon istjecanja i poboljšavaju kontrolu kanala. Ovo je osnovni korak pri smanjenju procesnih čvorova. Upotrebom učinkovitijih konstrukcija tranzistora, zajedno s manjim čvorovima, može se postići veća potrošnja energije.
Seniori su također spomenuli da je kinetička energija procesnih čvorova poboljšanje performansi i smanjenje potrošnje energije. Kad je procesni čvor napredan na 3 nm, ekonomija FinFET više nije izvediva i pretvorit će se u GAA.
Samsung je optimističan kako GAA tehnologija može poboljšati performanse za 35%, smanjiti potrošnju energije za 50% i površinu čipa za 45% u odnosu na 7nm postupak. Navodi se da će prva serija 3nm Samsung čipova pametnih telefona opremljena ovom tehnologijom započeti masovnu proizvodnju 2021. godine, a zahtjevniji čipovi poput grafičkih procesora i AI čipova podataka centra će se masovno proizvoditi 2022. godine.
Vrijedi napomenuti da GAA tehnologija također ima nekoliko različitih ruta, a buduće detalje treba dalje provjeriti. Štoviše, prijelaz na GAA nedvojbeno uključuje promjenu u arhitekturi. Insajderi industrije ističu da se time postavljaju različiti zahtjevi za opremom. Navodi se da neki proizvođači opreme već razvijaju posebnu opremu za jetkanje i tanke filmove.
Planina Xinhua na mač?
Na tržištu FinFET ističe se TSMC, a Samsung i Intel se trude sustići ih. Sada se čini da je GAA već na žici. Pitanje je, što će se dogoditi sa zastojem "tri kraljevstva"?
Iz Samsungovog konteksta, Samsung vjeruje da su oklade za GAA tehnologiju jedna ili dvije godine ispred svojih konkurenata, te će na ovom polju položiti i zadržati svoju prednost u prvom pokretu.
No Intel je također ambiciozan s ciljem da povrati vodstvo u GAA-i. Intel je najavio da će 2021. lansirati tehnologiju 7nm procesa i razviti 5nm na temelju 7nm procesa. Procjenjuje se da će industrija vidjeti svoj "pravi kapacitet" od 5 nm već 2023. godine.
Iako je Samsung lider u GAA tehnologiji, s obzirom na Intelovu snagu u procesnoj tehnologiji, njegove performanse u procesu GAA poboljšane su ili postaju očiglednije, a Intel mora sebe samopregledati i više ne slijediti put "Long March" 10nm procesa.
U prošlosti je TSMC bio vrlo nisk i oprezan. Iako je TSMC objavio da 5nm postupak za masovnu proizvodnju u 2020. godini još uvijek koristi postupak FinFET, očekuje se da će njegov 3nm proces biti napredan u masovnu proizvodnju 2023. ili 2022. Proces. Prema dužnosnicima TSMC-a, detalji njegovog 3nm bit će objavljeni na Sjevernoameričkom tehnološkom forumu 29. travnja. Do tada, kakve će trikove TSMC ponuditi?
Bitka GAA-e je već započela.