超微和三星將聯手開發先進3奈米晶片

編譯／高晟鈞

在半導體產業各種消息滿天飛的一個月中，來自韓國的最新報導指出，超微（AMD）可能會與三星合作開發後者的3奈米半導體製造製程技術，為客戶提供新型全（GAAFET）電晶體。

FinFET VS GGAFET

隨著 5G、人工智慧和元宇宙等新興科技產業快速崛起，發展低功耗、小尺寸、異質整合及超高運算速度的晶片架構技術，已成為全球半導體製造業者最重要的產業趨勢與決勝關鍵。

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隨著摩爾定律（Moore’s Law）的發展，電晶體的閘極長度（gate length）也逐漸減小。自 22 奈米技術節點（Intel）及 16 奈米技術節點（台積電）開始，由胡正明院士團隊提出的鰭式電晶體（FinFET）開始被業界所採用，三維電晶體也成為現今先進半導體的主流結構。

FinFET是把原本2D構造的MOSFET改為3D，因為構造類似魚鰭而得名。FinFET的結構可以保留更多閘極與通道間的接觸面積，因此能更妥善控制電流，降低漏電與動態功率耗損的現象。

然而當未來製程要進一步微縮至 3 奈米時，FinFET 卻會產生電流控制漏電的物理極限問題。那麼還有什麼辦法可以增加閘極與通道間的接觸面積呢?就是用閘極將電子通道完全包圍起來，即如今看到的環繞閘極場效電晶體(GAAFET：Gate All Around Field Effect Transistor)」，原理其實很簡單，就是增加閘極與電子通道的接觸面積，可以增加閘極控制效果。

決戰3奈米製程

最近，超微執行長蘇姿豐在一次於比利時舉行的會議上分享了對GAAFET電晶體的看法，並表示下一代產品將大規模生產採用GAA技術。三星作為世界上唯一生產3奈米GAAFET的產品的公司，許多人將此番言論視為三星生產超微新晶片的暗示。

雖然GAAFET 的晶片架構相比於 FinFET，能以更小的體積實現更好的功耗表現，實際可縮減 45% 晶片面積、同時降低 50% 的能耗；但同時，它們的小面積也限制了它們應用的廣泛性，而更多電流流過，相應代價卻是傳導效率損失。

目前，半導體代工製造業的動態使三星和英特爾與台積電展開了對立。台積電仍舊以更好的良率在3奈米製程上領先群雄，三星則嘗試更早引入先進的GAAFET電晶體來抗衡台積電，試圖從中奪取部分市場，英特爾則正在研究名為 High NA EUV 的先進晶片製造設備，企圖降低製造成本和複雜性。

資料來源:Wcctech

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