三星更新加工工藝進展和路線地圖:新17nm、量產3nm/2nm

芯片加工巨頭工藝技術競爭日趨白熱化，三星緊追臺積電，近日更新了全新的17nm加工工藝進展和制造3nm/2nm芯片的“路線圖”以及時間節點。

10月7日消息，三星代工生產論壇2021大會上“Samsung Foundry Forum 2021” 三星就泄露了全新的加工工藝進展和路線地圖。三星推出了全新的17nm工藝，并宣布將于2022年上半年量產3nm制程，更先進的2nm制程將于2025年量產。

三星晶圓代工部門總裁Choi sSi-young表示：新冠疫情加速數字化，三星的客戶和伙伴將得以在適當時機提供適當技術，開發硅應用的無限潛力。“我們將全面提供制造產能，在最先進的技術方面維持領先，持續在應用層面精進技術。”  推出全新17nm工藝

在此次論壇上，三星宣布推出了全新的17LPV工藝，即Low Power Value的17nm工藝。 實際上，17LPV工藝就是28nm工藝的演進版，其融合了28nm BEOL后端工序、14nm FEOL前端工序，也就是在28nm節點的基礎上，加入了14nm FinFET立體晶體管，只需不高的成本，就能享受后者的能效優勢。

三星稱，17LPV工藝相比傳統28nm，芯片面積可縮小43%，可以帶來39%的性能提升或者49%的功耗降低。 三星17LPV工藝的量產時間沒有說，但三星已經宣布第一個服務對象是ISP圖像信號處理器，屬于三星自家的CMOS傳感器產品線。 除此之外，三星正在將 17LPV 集成到其高壓產品中，針對需要后端高壓支持并結合邏輯改進的 DDIC/顯示驅動器。 除了 17LPV，三星代工廠正在創造 14LPU（我們認為這仍然是 28nm BEOL + 14nm FEOL）或 Low Power Ultimate，用于嵌入式 MRAM 和微控制器。 此外，三星還打造了14nm LPU工藝，即Low Power Ultimate，但并未透露詳情，可能也是28nm BEOL加上14nm FEOL。

2022年量產3nm

為了在半導體制程工藝上追趕上臺積電，三星在3nm工藝的研發當中就率先引入了全新的GAA（Gate-all-around，環繞柵極）技術，并計劃于2021年下半年領先臺積電量產3nm。雖然在今年上半年，三星宣布其3nm GAA工藝已成功流片（Tape Out），但是在“Samsung Foundry Forum 2021”論壇活動上，三星表示轉移到全新的GAA技術難度很高，3nm制程將推遲到2022年上半年量產。 從目前的信息來看，三星3nm的客戶將包括手機芯片大廠高通、服務器芯片廠商IBM、GPU芯片廠商NVIDIA，以及三星自家的旗艦芯片。

雖然三星3nm的量產時間相比之前的規劃有所延后，但是由于其率先將GAA工藝引入到了3nm當中，這也使得其3nm的性能有望領先于臺積電依然基于FinFET（鰭式場效應晶體管）工藝的3nm工藝。 傳統的平面晶體管（Planar FET）通過降低電壓來節省功耗，然而，平面晶體管的短溝道效應限制了電壓的繼續降低，而FinFET的出現使得電壓得以再次降低，但隨著工藝的繼續推進，FinFET已經不足以滿足需求。于是，GAA技術應運而生。

2025年量產2nm

由于GAA技術可以復用在2nm技術當中，因此，這也使得三星后續的2nm技術研發能夠事半功倍。三星在此次論壇上也首次披露，其更先進的2nm技術將會如期在2025年量產，并于2026年開始有大量基于三星2nm的產品上市。 三星表示，其2nm制程技術將使芯片性能、能效進一步提升，繼續推進電子產品的小型化。

三星3nm將反超臺積電，英特爾將在2nm上領先？

相比于三星在制程技術的激進，臺積電則穩扎穩打，其3nm工藝將會繼續采用成熟FinFET技術，并計劃于2022年年中左右量產。雖然此前有傳聞稱臺積電的3nm工藝可能也將會延遲。不過，臺積電表示，“一切依時程進行”。 另外，據此前外媒的爆料顯示，臺積電對于更為先進的2nm工藝在2023年年底的風險試產良品率達到90%非常樂觀。

據此推測，臺積電的2nm工藝有望將在2024年量產。 值得注意的是，今年3月英特爾已宣布重啟晶圓代工業務，并且7月的“英特爾加速創新：制程工藝和封裝技術線上發布會”上，公布了英特爾工藝制程的全新命名方式（與臺積電的制程工藝命名比照），并宣布在2023年下半年量產基于FinFET技術的Intel 3（相當于臺積電3nm制程工藝），相比前代的Intel 4，Intel 3 每瓦性能上實現約18%的提升。同時，英特爾還將會在2024年量產基于PowerVia和RibbonFET（GAA）技術的Intel 20A（相當于臺積電2nm制程工藝）。此外，英特爾還透露將會在2025年推出Intel 18A制程。

責編：editorAlice