|
作为全球最强的芯片代工巨头，台积电于6月16日在2022年度北美技术论坛上首次宣布，将推出下一代先进工艺制程N2，也就是2nm，将采用GAAFET全环绕栅极晶体管技术，预计2025年实现量产。
2nm工艺全球首发，FinFET时代终结 GAAFET架构在近年来的半导体行业内可谓是万众瞩目。按照“摩尔定律”来讲，每隔18~24个月，芯片上的晶体管数量便会增加一倍，芯片的性能也会随之翻倍提升。但在当前，传统的FinFET结构在7nm、乃至5nm工艺时代已经逼近物理极限，新的晶体管技术呼之欲出。 三星比台积电更早确认将采用GAAFET架构。众所周知，作为全球半导体制造“三巨头”，英特尔此前卡在了10nm工艺上，从而导致在目前5nm制程时代中，仅有台积电和三星可以相互抗衡，而事实上三星始终处于落后地位。为了超越台积电，三星决心在3nm工艺制程上就采用GAAFET架构。
在2021年，三星工厂就已经完成采用GAA晶体管架构的3nm芯片流片。据三星官方表示，与7nm FinFET制程相比，3nm GAA技术的逻辑面积效率提高35%以上，功耗降低50%，逻辑面积减少45%。 GAA晶体管拥有比FinFET更好的静电特性，在相同尺寸结构下，GAA的沟道控制能力更强，为尺寸进一步微缩提供可能性，这意味着它能够提供更高的性能。 但是，相比三星的激进，台积电的做法更加保守。在2022下半年即将量产的3nm制程中，台积电仍然沿用FinFET架构，将其做到接近实际极限。不过，随着此次2nm GAAFET的正式官宣，也证明了两家最终都会全面转向GAA架构，无非是时间早晚而已。
当然，三星的激进是为了能够在工艺水平上超越台积电。而后者的保守，更多的是出于成本考虑。作为全球拥有客户订单量最多的代工巨头，台积电保持架构不变既能够省掉成本和建设时间，又能减少新工艺诞生初期可能存在的“翻车”风险，让客户更加放心。 不仅仅是2nm芯片，台积电还将引入ASML最强光刻机 在官宣2nm芯片预计在2025年量产的同时，台积电还表示，将在2024年引进ASML阿斯麦下一代最强、最先进的光刻机，即高数值孔径极紫外光刻机（High-NA EUV）。 根据此前阿斯麦称道，更高的光刻分辨率将允许芯片缩小1.7倍，同时密度增加2.9倍。未来比3nm更先进的工艺，将极度依赖High-NA EUV光刻机。
众所周知，荷兰阿斯麦所生产的光刻机几乎垄断上了全球范围内的高端市场，包括台积电、三星、英特尔、以及其他半导体制造厂商，每年都会为了争夺阿斯麦极其稀少的光刻机购买名额而煞费苦心，苦苦求而不得。 台积电和三星的7nm/5nm工艺，都是依赖ASML光刻机来进行生产。据英特尔内部透露，他们也将拥有ASML下一代High-NA EUV最强光刻机，2025年就会开始用以制造芯片。 近年来，半导体制造行业的竞争愈演愈烈，但对于这个准入门槛极其严苛，且投入成本庞大的专业领域来说，依然是台积电、三星等传统巨头的天下。 |
