三星电子首次实现 GAA" 多桥，打破 FinFET 技术的性能限制

6月20日消息，据BusinessKorea报道，三星电子正计划通过在未来三年内打造3纳米GAA(Gate-all-around)工艺来追赶世界第一大代工公司——台积电。

2021年6月，三星就率先宣布其基于GAA技术的3nm制程成已成功流片(Tape Out)。随后在2021年10月的“Samsung Foundry Forum 2021”活动上，三星宣布将在2022年上半年抢先台积电量产3nm GAA制程工艺。

对于在3nm量产上超越台积电，三星方面也是信心满满。三星Device Solution事业部技术负责人Jeong Eun-seung去年就曾表示，“三星2017年才成立晶圆代工事业部，但凭借公司在存储制造方面的专长，超越台积电指日可待。”他还举例指出，三星曾领先台积电开量产采用FinFET技术的14nm工艺。

虽然之前业界有很多关于三星3nm良率过低而导致量产遇阻的传闻(今年年初有爆料称，三星3nm GAA制程的良率仅10%~20%)，但是三星仍然是在2022年上半年的最后一天(6月30日)正式宣布成功量产3nm GAA工艺，以兑现其之前的承诺。

据悉，GAA是下一代工艺技术，改进了半导体晶体管的结构，使栅极可以接触到晶体管的所有四面，而不是目前FinFET工艺的三面，GAA结构可以比FinFET工艺更精确地控制电流。

据悉，GAA 是下一代工艺技术，改进了半导体晶体管的结构，使栅极可以接触到晶体管的所有四面，而不是目前 FinFET 工艺的三面，GAA 结构可以比 FinFET 工艺更精确地控制电流。

根据 TrendForce 的数据，在 2021 年第四季度，台积电占全球代工市场的 52.1%，远远超过三星电子的 18.3%。

三星电子正押注于将 GAA 技术应用于3纳米工艺，以追赶台积电。据报道，这家韩国半导体巨头在6月初将3纳米GAA工艺的晶圆用于试生产，成为全球第一家使用GAA技术的公司。三星希望通过技术上的飞跃，快速缩小与台积电的差距。3 纳米工艺将半导体的性能和电池效率分别提高了 15% 和 30%，同时与 5 纳米工艺相比，芯片面积减少了35%。

继今年上半年将 GAA 技术应用于其 3 纳米工艺后，三星计划在 2023 年将其引入第二代 3 纳米芯片，并在 2025 年大规模生产基于 GAA 的 2 纳米芯片。台积电的战略是在今年下半年使用稳定的 FinFET 工艺进入 3 纳米半导体市场，而三星电子则押注于 GAA 技术。

专家称，如果三星在基于 GAA 的 3 纳米工艺中保证了稳定的产量，它就能成为代工市场的游戏规则改变者。台积电预计将从 2 纳米芯片开始引入 GAA 工艺，并在 2026 年左右发布第一个产品。对于三星电子来说，未来三年将是一个关键时期。

最近，三星宣布，在未来五年内，将在半导体等关键行业投资共计 450 万亿韩元(约 2.34 万亿元人民币)。然而，三星在 3 纳米工艺良率方面遇到了障碍。与三星一样，台积电在提高 3 纳米工艺的产量方面也有困难。

台积电原本计划从 7 月开始用 3 纳米技术为英特尔和苹果大规模生产半导体，但据DigiTimes 报道称，台积电在确保 3 纳米工艺的理想产量方面遇到了困难，因此多次修改其技术路线图。三星电子首次实现 GAA" 多桥 - 通道场效应晶体管 "(简称 : MBCFETTM Multi-Bridge-Channel FET)应用打破了 FinFET 技术的性能限制，通过降低工作电压水平来提高能耗比，同时还通过增加驱动电流增强芯片性能。三星首先将纳米片晶体管应用于高性能、低功耗计算领域的半导体芯片，并计划将其扩大至移动处理器领域。

3nmGAA 技术采用了更宽通的纳米片，与采用窄通道纳米线的 GAA 技术相比能提供更高的性能和能耗比。3 纳米 GAA 技术上，三星能够调整纳米晶体管的通道宽度，优化功耗和性能，从而能够满足客户的多元需求。此外，GAA 的设计灵活性对设计技术协同优化(DTCO ) 非常有利，有助于实现更好的 PPA 优势。与三星 5nm 工艺相比，第一代 3nm 工艺可以使功耗降低 45%，性能提升 23%，芯片面积减少 16%;而未来第二代 3nm 工艺则使功耗降低 50%，性能提升 30%，芯片面积减少 35%。

三星电子也面临着类似的情况，3 纳米工艺的试生产用晶圆已经投入使用，但由于良率低的问题，该公司一直在推迟宣布正式的大规模生产。现代汽车证券的研究主管 Roh Keun-chang 说：“除非三星电子为其 7纳米 或更先进的工艺确保足够的客户，否则可能会加剧投资者对三星电子未来业绩的焦虑。

根据TrendForce的数据，在2021年第四季度，台积电占全球代工市场的52.1%，远远超过三星电子的18.3%。

三星电子正押注于将GAA技术应用于3纳米工艺，以追赶台积电。据报道，这家韩国半导体巨头在6月初将3纳米GAA工艺的晶圆用于试生产，成为全球第一家使用GAA技术的公司。三星希望通过技术上的飞跃，快速缩小与台积电的差距。3纳米工艺将半导体的性能和电池效率分别提高了15%和30%，同时与5纳米工艺相比，芯片面积减少了35%。

继今年上半年将GAA技术应用于其3纳米工艺后，三星计划在2023年将其引入第二代3纳米芯片，并在2025年大规模生产基于GAA的2纳米芯片。台积电的战略是在今年下半年使用稳定的FinFET工艺进入3纳米半导体市场，而三星电子则押注于GAA技术。

专家称，如果三星在基于GAA的3纳米工艺中保证了稳定的产量，它就能成为代工市场的游戏规则改变者。台积电预计将从2纳米芯片开始引入GAA工艺，并在2026年左右发布第一个产品。对于三星电子来说，未来三年将是一个关键时期。

三星电子的 3nm 芯片采用了 MBCFET ( Multi-Bridge-Channel FET ) GAA 架构，通过降低电源电压和增强驱动电流能力，能有效提高功率。并且，三星还在高性能智能手机处理器的半导体芯片中也使用过纳米片晶体管。与纳米线技术相比，拥有更宽通道的纳米片具有更高的性能和效率。三星电子的客户可以通过调整纳米片的宽度，来定制自己需要的功耗和性能指标。

为了帮助芯片客户和合作伙伴设计更好的芯片，并验证他们的想法需求，三星代工提供了一个稳定的设计环境。通过SAFE(三星先进代工生态系统)合作伙伴，如Ansys、Cadence、西门子和Synopsys，客户可以减少芯片设计、验证和批准过程所需的时间，并提高产品的可靠性。

三星电子总裁兼代工负责人Siyoung Choi博士表示:“三星电子将把下一代技术应用于制造业方面，并继续展现出领先地位。我们将在竞争性技术开发方面继续积极创新，建立有助于加快技术成熟度的流程。”