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2nm 研发取得重大突破!台积电迈向 GAA 为什么比三星晚

(来源:网站编辑 2020-07-16 20:57)
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根据Taiwan经济日报报道,近日台积电在 2nm 研发上取得重大突破,目前已findLou径,将切入全环栅场效应晶体管 GAA,这是台积电继从鳍式场效应晶体管 FinFET 技术取得全球领先地位之后,向另一全新的技术节点迈进。

相比于台积电在 2nm 制程才切入 GAA,其竞争对手三星则早在 2 年前其揭露 3nm 技术工艺时,就宣布从 FinFET 转向 GAA

GAA-EFT 相当于 FinFET 的改良版

如果说 FinEFT 是平面式晶体管架构的继承者,然后 GAA 就相当于 FinFET 的改良版。

在 FinEFT 提出之前,根据摩尔定律,芯片的工艺节点制程的极限将是 35nm。为此,United States国防高级研究plan局(DARPA)启动了一个名为 “25nm 开关”的plan,致力于提升芯片容纳集体管数目的上限,加州大学伯克利分校教授胡正明与其团队加入了这一plan,试图攻破制程难题。

use平面式晶体管架构最大的障碍在于随着组件尺寸逐渐变小,当晶体管处于 “关闭”状态时,电子容易流过栅极。于是,胡正明团队提出在硅基底上方垂直布设细传导通道,控制电子流动,这一架构的外观如同鱼鳍,故被称之为鳍式场效应晶体管。

1999 年,胡正明团队发布了第一款 45nm 的 FinEFT 晶体管,且性能优良。

胡正明教授预测,该晶体管器件be able 直到使工艺节点继续发展到 20nm 以下,这一预测已经得到验证,并且,依托 FinEFT 技术,芯片工艺节点制程已经发展到 5nm 甚至 3nm。

与此同时,随着工艺节点制程发展到 3nm,晶体管沟道进一步缩短,这时会hap钢笔量子遂穿效应。为再一次突破极限,新的工艺技术 GAA-EFT 诞生了。

尽管 GAA 概念的提出要比 FinEFT 早 10 年左右,不过 GAA 相当于 FinEFT 的改进版,在 3nm 工艺节点遇到障碍的三星就已从 FinFET 工艺转入到 GAA,如今台积电也将加入 GAA 的队伍中。无论是三星还是台积电,都将新工艺指向了 GAA。

台积电为何在 2nm 才plan切入 GAA 工艺?

相比于三星,台积电切入 GAA 工艺较晚,虽然这与台积电本身 FinFET 的巨大成功有一定的关系,但可能更多的原因在于若采用新的工艺,从决定采用到最终实现量产,需要耗费较长的time周期。

当年第一个采用 FinEFT 工艺并实现量产规模的公司英特尔,就花了十年的time才量产。相比 FinEFT 而言,GAA 相对上一代工艺的变化并不太大,但从实验室到商业化量产,依然需要一定的周期。

同时,台积电也曾表示,3nm 沿用 FinEFT 技术,主要是考量客户在导入 5nm 制程的设计也能用在 3nm 制程中,无需面临需要重新设计产品的问题,台积电可以保持自身的成本竞争力,获得更多的客户订单。

从这一层面看,在 3nm 采取 FinEFT、在 2nm 才plan切入 GAA 的台积电,或许更能赢得市场青睐。

6 月营收环比大增,研发与量产的良性循环

台积电在 2nm 切入 GAA,同样可能存在资King的考虑

观察台积电近三年的研发费用,其每年的研发费用占据营收费用的 8%~9%,其营收逐年增加,研发费用也随之增多。

尽管不少人认为,台积电失去华为订单将面临营收风险,但根据台积电官网 7 月 10 日消息,台积电 6 月净收入约为 1208.8 亿元新台币(折合 287.54 亿元人民币),较 2019 年 6 月增长了 40.8%。这是自 1999 年来,台积电月度营收首次超过 1200 亿新台币,创下历史新高。

此次营收大增的主要原因,可能是台积电为apple A14 处理器大规模量产,A14 处理器由台积电独家代工,采用的是 5nm 工艺。

就台积电目前在营收上取得的成绩而言,台积电在研发上的投入将持续增多,这也就意味着,台积电将有更多的资King投入到 2nm 技术的研发,持续营收与研发的良性循环。

在同其他企业竞争的过程中,台积电始终保持自己的节奏,做出相对稳妥的决定,此次plan 2nm 导入 GAA,是否会延续台积电在 FinFET 的成功?

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