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IC前端的下一步是什么?

IFTLE几年来一直在说,从一个节点到另一个节点的长达数十年的情况,对大多数人来说都是死的,我们不得不睁大眼睛看看下一个IC技术将会是什么,因为我们都知道包装只存在保护和协助芯片的功能。

基于今年5月在圣克拉拉举行的2019年三星铸造论坛,我们当然需要密切关注三星的全新门(GAA)技术 。

三星宣布计划在未来几年推出7nm,6nm,5nm和4nm工艺节点,计划开发轨道为3nm。 三星的5nm芯片有望在2020年上市,但现在可以制造原型。 三星宣布其用于3nm芯片的产品设计套件(PDK)目前正在进行alpha测试。 据称3nm技术节点将使用这种新的GAA技术。 报道称,它将使性能提高35%,同时将功耗降低50%。

IBM及其研究联盟合作伙伴三星和GlobalFoundries首先描述了他们在2017年日本京都VLSI技术与电路会议研讨会上制作基于堆叠纳米片的5nm GAA晶体管的过程。 其他芯片制造商,包括英特尔台积电, 已知在FinFET之外开发类似于GAA FET的类似版本的下一代晶体管。

IBM / GF /三星报告的流程如图1所示。

图1:GAA流程。

使用GAA的500nm晶圆的5nm芯片如图2所示。

(图2:使用5nm GAA芯片填充的晶圆。(图片由Arstechnica.com提供。)

自三十年代初以来,三星和其他公司一直在开发GAA技术。GAA晶体管是场效应晶体管(FET),其在沟道的所有四个侧面上具有栅极,以克服FinFET的物理缩放和性能限制,包括电源电压。

台积电,三星和GF都宣布推出针对16nm和14nm工艺节点的FinFET设计。 宣布推出14nm,10nm和7nm节点的所有FinFET。 三星已开始量产7nm FinFET工艺,这是第一款采用下一代极紫外(EUV光刻技术的工艺。 三星认为3nm是其下一个主要的工艺技术节点,也是第一个使用GAA的节点,也称为3D多桥通道FET。

有两种方法可以构建这种新的全门(GAA)结构 - 纳米线和纳米片。 据报道,纳米线很难建造,但最适合低功率。 据信纳米片在性能和缩放方面具有优势,而三星则采用纳米片方法来实现其3nm节点。 它称之为GAA技术的多桥通道场效应晶体管( MBCFET )(图4)。

图3:GAA(MBCFET)。 超越finFET的创新。

晶体管栅极控制电流是否流过沟道。 在平面FET结构中,栅极位于沟道的顶部。 较新的鳍式FET设计将沟道升级为鳍片,并在其上构建栅极。 GAA进一步将通道与栅极完全封装在一起。 这些结构如图4所示。

图3:FET架构的比较。

与7nm技术相比, 三星的3GAE工艺旨在将芯片面积减少45%,功耗降低50%或性能提高35%。

与FinFET相比,新架构功耗更低。 测试结果表明,与当今先进的10nm晶体管相比,性能提升了40%(功耗与7nm FinFET相同)或功耗节省高达75%。

目前针对智能手机和其他移动设备的首批3纳米芯片将于2020年进行测试,预计将于2021年开始批量生产。图形处理器和数据中心的AI芯片预计将于2022年推出。

IBS的亨德尔·琼斯(Handel Jones)表示,“三星在GAA领先于台积电大约12个月......英特尔可能比三星落后两到三年

· 2019-06-13 10:57  本新闻来源自:3dincites,版权归原创方所有

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