Ako je Samsung sredinom 2019. godine objavio da će 2021. lansirati svoju tehnologiju „wrap-around-gate (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 preći na GAA, Već postoje znakovi preokreta doba. Tri glavna ligara divova već su odabrala GAA. Iako se TSMC-ov vodni vodnik livnice "ne miče", izgleda da nema sumnje. Je li FinFET zaista na kraju historije?
FinFET-ova slava
Napokon, kada je FinFET debitovao 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, mogućnost kontrole struje 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 liste. Intel je prvi put predstavio komercijalnu tehnologiju FinFET procesa 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 niska, 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. Pritisak je otvorio svijet na tržištu. Ipak, branitelji u industriji istaknuli su da je zbog velikog troška podloge teško učiniti veličinu manjom kako se kreće prema gore, a najviša razina iznosi do 12 nm, što je teško nastaviti u budućnosti.
Iako je FinFET preuzeo vodeće mjesto u nadmetanju "dva izbora", uz primjenu Interneta stvari, umjetne inteligencije i inteligentne vožnje donio je nove izazove međunarodnim intelektualcima, posebno proizvodnim i istraživačkim i razvojnim troškovima FinFET-a. postaju sve veći i veći. 5nm i dalje može postići veliki 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 dizajniraju kapije, što smanjuje napon curenja i poboljšava kontrolu kanala. Ovo je osnovni korak prilikom smanjenja procesnih čvorova. Korištenjem efikasnijih 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. Kada je procesni čvor napredan na 3 nm, ekonomija FinFET više nije izvodljiva i pretvorit će se u GAA.
Samsung je optimističan da GAA tehnologija može poboljšati performanse za 35%, smanjiti potrošnju električne energije za 50% i površinu čipa za 45% u odnosu na 7nm proces. Navodi se da će prva serija 3nm Samsung pametnih telefona opremljena ovom tehnologijom početi 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 dodatno provjeriti. Štaviše, prelazak na GAA nesumnjivo uključuje promenu 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 da sustignu. Sada se čini da je GAA već na konac. Pitanje je, šta 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 položiti i zadržati svoju prednost u ovom polju.
Ali Intel je takođe ambiciozan sa ciljem da povrati liderstvo u GAA. Intel je najavio da će 2021. lansirati tehnologiju 7nm procesa i razviti 5nm na osnovu 7nm procesa. Procjenjuje se da će industrija 5-nm proces svog "pravog kapaciteta" vidjeti već 2023. godine.
Iako je Samsung lider u GAA tehnologiji, s obzirom na Intelovu snagu u procesnoj tehnologiji, njegove performanse u procesu GAA su poboljšane ili postale očiglednije, a Intel mora sebe samopregledati i više ne slijediti put "Long March" 10nm procesa.
U prošlosti je TSMC bio izuzetno loš i oprezan. Iako je TSMC objavio da 5nm proces za masovnu proizvodnju 2020. godine još uvijek koristi postupak FinFET, očekuje se da će njegov 3nm proces biti napredan u masovnu proizvodnju 2023. ili 2022. Proces. Prema zvaničnicima TSMC-a, detalji njegovog 3nm biće objavljeni na Severnoameričkom tehnološkom forumu 29. aprila, a do tada kakve će trikove TSMC ponuditi?
Bitka GAA-e je već započela.