Samsungが2019年半ばに2021年にFinFETトランジスタ技術に代わる「ラップアラウンドゲート（GAA）」技術を開始すると発表した場合、FinFETはまだ落ち着いています。今日まで、Intelは5nmプロセスでFinFETを放棄し、GAAに切り替えると述べています。すでに時代の転換の兆しがあります。大手3社の鋳造大手はすでにGAAを選択しています。ファウンドリのリーダーとしてのTSMCのサーキットラインは「動かない」が、サスペンスはないようだ。 FinFETは本当に歴史の終わりですか？
FinFETの栄光
結局、FinFETが「救世主」としてデビューしたとき、ムーアの法則の重要な「使命」を担い、前進を続けました。
プロセス技術の向上により、トランジスタの製造はより困難になります。 1958年の最初の集積回路フリップフロップは2つのトランジスタのみで構築され、現在ではチップにはすでに10億を超えるトランジスタが含まれています。この原動力は、ムーアの法則に基づいたフラットシリコン製造プロセスの継続的な進歩に由来しています。
ゲート長が20nmマークに近づくと、電流を制御する能力が急激に低下し、それに応じてリーク率が増加します。従来のプレーナMOSFET構造は「終わり」にあるように見えます。業界のZhengming Hu教授は2つのソリューションを提案しています。1つは3次元構造のFinFETトランジスタで、もう1つはSOI超薄シリコンオンインシュレータ技術に基づくFD-SOIトランジスタ技術です。
FinFETとFD-SOIにより、ムーアの法則は伝説を継続することができましたが、その後、両者は異なる道を歩みました。 FinFETプロセスが最初にリストのトップになります。インテルは2011年に商用FinFETプロセステクノロジーを初めて導入しました。これにより、パフォーマンスが大幅に向上し、消費電力が削減されました。 TSMCはFinFETテクノロジーでも大きな成功を収めました。その後、FinFETは世界的な主流になりました。元昌の「富士」の選択。
対照的に、FD-SOIプロセスはFinFETの影に住んでいたようです。プロセスリークレートは低く、消費電力には利点がありますが、製造されたチップには、モノのインターネット、自動車、ネットワークインフラストラクチャ、消費者、その他の分野での用途に加えて、サムスン、GF、IBM、ST、など。プッシュは、市場に世界を開いた。しかし、業界のベテランは、基板コストが高いため、サイズが上に移動するにつれてサイズを小さくすることは難しく、最高レベルは12nmまでであり、今後も継続することは困難であると指摘しました。
FinFETは、モノのインターネット、人工知能、およびインテリジェントドライビングの適用により、「2つの選択肢からなる」競争で主導的役割を果たしましたが、特にFinFETの製造およびR&Dコストに新たな課題をもたらしました。ますます高くなっています。 5nmは依然として大きな進歩を遂げることができますが、プロセス履歴の流れは再び「回る」運命にあるようです。
なぜGAAなのか？
サムスンがリードし、Intelに続いて、GAAは突然FinFETを引き継ぐ新興企業になりました。
FinFETとの違いは、GAA設計チャネルの4辺の周囲にゲートがあることです。これにより、リーク電圧が減少し、チャネルの制御が改善されます。これは、プロセスノードを削減する際の基本的な手順です。より効率的なトランジスタ設計を使用し、より小さなノードと組み合わせることで、より良いエネルギー消費を達成できます。
高齢者はまた、プロセスノードの運動エネルギーがパフォーマンスを改善し、消費電力を削減することであると述べました。プロセスノードが3nmに進むと、FinFETエコノミーは実行不可能になり、GAAに移行します。
Samsungは、7nmプロセスと比較して、GAAテクノロジーがパフォーマンスを35％改善し、消費電力を50％削減し、チップ面積を45％削減できると楽観しています。この技術を搭載した3nmサムスンスマートフォンチップの最初のバッチは2021年に大量生産を開始し、グラフィックプロセッサやデータセンターAIチップなどのより要求の厳しいチップは2022年に大量生産されると報告されています。
GAAテクノロジーには複数の異なるルートがあり、将来の詳細をさらに検証する必要があることに注意してください。さらに、GAAへの移行には、間違いなくアーキテクチャの変更が伴います。業界関係者は、これにより機器にさまざまな要件が生じると指摘しています。一部の機器メーカーはすでに特別なエッチングおよび薄膜機器を開発していると報告されています。
剣上の新華山？
FinFET市場では、TSMCが際立っており、SamsungとIntelは追いつくのに苦労しています。今では、GAAはすでに弦の上にあるようです。問題は、「三国」の膠着状態に何が起こるかということです。
サムスンは、サムスンのコンテキストから、GAAテクノロジーの賭けはライバルよりも1〜2年先んじていると考えており、この分野での最初の優位性を確立して維持します。
しかし、Intelは野心的でもあり、GAAでのリーダーシップを取り戻すことを目指しています。 Intelは、2021年に7nmプロセステクノロジーを開始し、7nmプロセスに基づいて5nmを開発すると発表しました。業界では、2023年になるとすぐに5nmプロセスの「真の能力」が見られると推定されています。
サムスンはGAAテクノロジーのリーダーですが、Intelのプロセステクノロジーの強さを考慮すると、GAAプロセスのパフォーマンスが向上または明らかになり、Intelは自身を内省し、10nmプロセスの「長い行進」の道に従う必要がなくなりました。
過去には、TSMCは非常に控えめで慎重でした。 TSMCは、2020年の量産のための5nmプロセスはまだFinFETプロセスを使用していると発表しましたが、3nmプロセスは2023年または2022年に量産に進むと予想されます。 TSMCの関係者によると、3nmの詳細は4月29日に開催されるNorth American Technology Forumで発表される予定です。それまでに、TSMCはどのようなトリックを提供しますか？
GAAの戦いはすでに始まっています。