据台湾媒体报道,台积电2nm研发提前,采用全新多桥沟道场效应晶体管(MBCFET)架构。业界预计台积电的2nm将于2023年下半年推出,这将有助于其未来继续赢得大订单并击败三星。
台积电2nm工艺研发取得重大突破!
据台湾媒体报道,与3nm、5nm采用FinFET架构不同,台积电2nm采用了全新的多桥沟道场效应晶体管(MBCFET)架构,研发进度提前。
根据台积电近年来的整个先进制程布局,业界预估台积电的2nm将于2023年下半年推出,这将有助于其未来继续赢得苹果、惠达等主要厂商的先进制程大订单,超越三星。
台积电:首次官宣2nm工艺,研发进度提前
几十年来,半导体行业的进步背后一直有一条黄金法则,即摩尔定律。
摩尔定律指出,每18到24个月,集成电路上可容纳的元件数量就会增加一倍,芯片的性能也会增加一倍。
然而,在摩尔定律放缓甚至失效的今天,全球各大半导体公司仍在拼命“战斗”,希望能够率先夺取制造工艺布局的制高点。
台积电5nm已量产,3nm预计2022年量产,2nm研发取得重大突破!
去年6月,台积电正式宣布启动2nm工艺研发。
根据台积电给出的指标,2nm工艺是一个重要节点。 Metal Track(金属单元高度)保持在5x,如3nm,而Gate Pitch(晶体管栅极间距)减小至30nm,Metal Pitch(金属节距)减小至20nm,比3nm小23%。
台积电2nm采用基于环栅技术(GAA)的MBCFET架构,解决FinFET因工艺微缩导致的电流控制泄漏的物理极限问题。
同时,极紫外(EUV)微开发技术的改进,使得台积电开发多年的关键纳米片(Nano Sheet)堆叠技术更加成熟,良率提升进度比预期更加顺利。
台积电2纳米制程芯片生产工厂位于新竹,建厂所需土地已取得。
台积电目前拥有13座晶圆厂,其中6座位于新竹,包括12英寸超大晶圆厂12A及晶圆厂12B、8英寸晶圆厂3及晶圆厂12B。 Fab 5和Fab 8,以及用于6英寸晶圆的Fab 2。
除了六座晶圆厂外,台积电旗下四座封测厂中,先进封测一厂也位于新竹科学园区。
FinFET替代品涌现,GAA技术更新摩尔定律
随着技术不断发展,工艺节点工艺也在不断突破极限。
在现在广泛使用的FinEFT技术提出之前,根据摩尔定律,芯片工艺节点工艺的极限是35nm。
2011年初,英特尔推出了商用FinFET,并在其22纳米第三代酷睿处理器上首次使用了FinFET技术。台积电等主要半导体代工厂也开始推出自己的FinFET。
从2012年开始,FinFet开始向20mm节点和14nm节点推进。
而且,依托FinEFT技术,芯片工艺节点工艺已经发展到7nm、5nm甚至3nm,也遇到了瓶颈。
FinFET本身尺寸缩小到极限后,无论是鳍距、短沟道效应、漏电和材料限制,晶体管制造都变得岌岌可危,甚至物理结构都无法完成。
环绕栅极(GAA) 是FinFET 技术的演变。沟道由纳米线组成,四面被栅极包围,从而再次增强栅极对沟道的控制能力,有效减少漏电。
与目前的7nm工艺相比,3nm工艺的具体指标为:核心面积减少45%,功耗降低50%,性能提升35%。
事实上,GAA只是一个技术名称。台积电的GAA逻辑流程与三星电子的GAA肯定不同。
先进制程之争:台积电与三星竞争激烈,英特尔则笑而不语
台积电与英特尔、三星并称为半导体制造业“三巨头”。在芯片制造工艺逐渐缩小的道路上,三大巨头互相追逐。
当英特尔最终宣布恢复两年研发周期时,三星和台积电已经将5纳米量产提上日程。目前,只有台积电和三星公开表示拥有5nm芯片制造能力。
台积电已进入2nm全能栅极场效应管GAA研发。其竞争对手三星早在2年前推出3nm技术工艺时就宣布从FinFET转向GAA,并“做出了很大的承诺”:将在2030年超越台积电,实现全球领先的芯片代工。
这也算是吹响了两家公司在2-3nm工艺上的市场战的号角。
为了抢在台积电之前完成3nm的研发,三星的芯片制造工艺直接从5nm升级到3nm,直接跳过4nm。
尽管台积电和三星在2nm-3nm市场相互竞争,但英特尔并不在意,仍然坚持在14nm和10nm工艺上进行研发。
台积电和三星追求最先进工艺,正是因为想要在世界先进工艺领域展开竞争。
目前,台积电在2nm工艺上取得了重大突破,三星可能会失望。