近日，臺積電強調3納米制程將照時程于2022下半年正式量產，競爭對手韓國三星日前也表示，采用GAA架構的3納米制程技術正式流片（Tape Out），對全球只有這兩家能做到5納米制程以下的半導體晶圓代工廠來說，較勁意味濃厚。

 

外媒報道，三星3納米制程流片進度是與新思科技（Synopsys）合作，加速為GAA架構的生產流程提供高度優化參考方法。因三星3納米制程不同于臺積電或英特爾的FinFET架構，而是GAA架構，三星需要新設計和認證工具，因此采用新思科技的Fusion Design Platform。制程技術的物理設計套件（PDK）已在2019年5月發布，并2020年通過制程技術認證。預計此流程使三星3納米GAA結構制程技術用于高性能運算（HPC）、5G、行動和高階人工智能（AI）應用芯片生產。

 

三星代工設計技術團隊副總裁Sangyun Kim表示，三星代工是推動下一階段產業創新的核心。三星將藉由不斷發展技術制程，滿足專業和廣泛市場增長的需求。三星電子最新且先進的3納米GAA制程技術，受惠于與新思科技合作，Fusion Design Platform加速準備，有效達成3納米制程技術承諾，證明關鍵聯盟的重要性和優點。

 

新思科技數位設計部總經理Shankar Krishnamoorthy也表示，GAA晶體管結構象征著制程技術進步的關鍵轉折點，對保持下一波超大規模創新所需的策略至關重要。新思科技與三星戰略合作支持提供一流技術和解決方案，確保發展趨勢延續，以及為半導體產業提供機會。

 

GAA（Gate-all-around）架構是周邊環繞著Gate的FinFET架構。照專家觀點，GAA架構的晶體管提供比FinFET更好的靜電特性，可滿足某些柵極寬度的需求。這主要表現在同等尺寸結構下，GAA的溝道控制能力強化，尺寸進一步微縮更有可能性。相較傳統FinFET溝道僅3面被柵極包覆，GAA若以納米線溝道設計為例，溝道整個外輪廓都被柵極完全包裹，代表柵極對溝道的控制性更好。

 

3納米GAA制程技術有兩種架構，就是3GAAE和3GAAP。這是兩款以納米片的結構設計，鰭中有多個橫向帶狀線。這種納米片設計已被研究機構IMEC當作FinFET架構后續產品進行大量研究，并由IBM與三星和格芯合作發展。三星指出，此技術具高度可制造性，因利用約90%FinFET制造技術與設備，只需少量修改的光罩即可。另出色的柵極可控性，比三星原本FinFET技術高31%，且納米片通道寬度可直接圖像化改變，設計更有靈活性。

 

對臺積電而言，GAAFET（Gate-all-around FETs）仍是未來發展路線。N3技術節點，尤其可能是N2節點使用GAA架構。目前正進行先進材料和晶體管結構的先導研究模式，另先進CMOS研究，臺積電3納米和2納米CMOS節點順利進行中。臺積電還加強先導性研發工作，重點放在2納米以外節點，以及3D晶體管、新存儲器、low-R interconnect等領域，有望為許多技術平臺奠定生產基礎。臺積電正在擴大Fab12的研發能力，目前Fab12正在研究開發N3、N2甚至更高階制程節點。