三星3纳米GAA部分细节曝光,晶体管密度最高较7纳米提升80%

目前在芯片代工市场正加紧布局,期望在2030年能超车台积电,成为系统半导体龙头的三星,在2020年年初就已经宣布他们克服了3纳米制程关键的GAAFET环绕闸极晶体管制成,并且预计会在2022年正式推出这种技术。虽然目前关于此制程技术的消息甚少,但是根据外媒《tomshardware》的报道指出,三星之前在IEEE国际集成电路会议上,公布了采用GAAFET技术的3GAE制程部分相关细节,得以一窥三星目前在此领域上的发展。

报道指出,GAAFET其实有两种,一种是使用纳米线作为电子晶体管鳍片的常见GAAFET,另外一种则是以纳米片形式出现的较厚鳍片多桥信道场效应电子晶体管MBCFET。两种都在栅极材料所在侧面上围绕沟道区,纳米线与纳米片的完成方式很大程度上取决于设计,而一般而言都用GAAFET来描述两者。

报道强调,事实上GAAFET早在1988年就已经出现了,这种晶体管的结构使得设计人员可以通过调节晶体管信道的宽度来精确地对其进行调谐,以完成高性能或低功耗的目标。较宽的鳍片可以在更高的功率下完成更高的性能,而较薄较窄的鳍片可以降低功耗和性能。在鳍式场效晶体管(FinFET)技术上完成类似的设计时,工程师必须使用额外的鳍来改善性能。但是在这种情况下,晶体管信道的宽度只能增加一倍或两倍,精度不是很好,有时使得效率更低。

三星对此表示,与7纳米LPP制程技术相较,3GAE制程技术可在同样功耗下使得性能提高30%,或者在同样频率下能让功耗降低50%,而整体晶体管密度则最高可提高80%。另外,三星还展示了首个使用MBCFET技术的SRAM芯片,这个256Gb芯片的面积是56mm²,与现有芯片相较,这个用MBCFET技术的写入电压降低了230mV,可见MBCFET降低功耗的能力。而虽然SRAM实是比较简单的芯片,目前三星还没有能用这种技术生产复杂逻辑芯片的能力。但三星指出,目前正在克服相关技术问题,并预计3纳米MBCFET制程将会在2022年投产。

(首图来源:Flickr/Jamie McCallCC BY 2.0)