三星：明年推5nm工藝，3nm GAA將在2020年面世

日前，三星召開2018 晶圓代工技術論壇，三星在席間不僅揭露了手上的7 納米投片進度，並且還揭露了3 納米製程技術的藍圖，嶄露搶灘未來高效運算(high-performance computing) 和物聯網市場的野心。

如下圖三星釋出的製程藍圖所示，省先針對7 納米部分，三星晶圓代工部門總裁ES Jung 表示，三星的七納米是全球首個導入極紫外光(EUV) 微影光刻技術的晶圓代工廠，這與過去傳統的ArF 浸沒式光刻大不相同，該製程已在2018 年上線投產。

三星揭露2018 - 2020 年之製程技術發展藍圖

而2019 年該公司將進一步推出優化7 納米的優化版，即5 納米和4 納米製程；但是最受全場矚目的，則是三星揭露2020 年3 納米製程將首度導入環繞式閘極(GAA) 電晶體，此前比利時微電子研究中心即曾發表研究報告認為，環繞式閘極(GAA) 電晶體將是未來最有可能突破7 納米技術以下FinFET 工藝之候選人。

下一代晶體管架構

Gate-All-Around就是環繞柵極，相比於現在的FinFET Tri-Gate三柵極設計，將重新設計晶體管底層結構，克服當前技術的物理、性能極限，增強柵極控制，性能大大提升。自二十一世紀初以來，三星和其他公司一直在開發GAA技術。 GAA晶體管是場效應晶體管（FET），在通道的所有四個側面都有一個柵極，用於克服FinFET的物理縮放比例和性能限制，包括電源電壓。

三星公司市場副總裁Ryan Sanghyun Lee表示，自2002年以來，三星專有的GAA技術被稱為多通道FET（MBCFET）。據該公司介紹，MCBFET使用納米片器件來增強柵極控制，顯著提高晶體管的性能。

據了解，三星口中的MBCFET,其實屬於水平溝道柵極環繞技術(Horizontal gate-all-around,有些文獻中又稱為Lateral gate-all-around,以下簡稱水平GAA，柵極環繞則簡稱GAA)的一種.

儘管並沒有公開對外宣布,但其它的晶元廠商其實也在同一個方向努力,所計劃的啟用時間點也是大同小異.大家都是採用水平GAA,只不過鰭片形狀各有不同,三星是採用納米板片形狀的鰭片,有些廠商則傾向橫截面為圓形納米線形狀的鰭片....這些都隸屬於水平GAA,其它的變體還包括六角形鰭片,納米環形鰭片等。

水平GAA的不同種類

不過針對三星的這種設計，,Intel Bohr就曾經作出如此的評價:"...這種設計其實並沒有他們吹噓得那麼驚天地泣鬼神,只不過是把傳統的finfet平躺下來擺放而已,還不清楚這種設計是不是就比納米線溝道更給力."

目前台積電已吃下AMD 代號Rome 的二代Epyc 處理器，該處理器採用了Zen 2 處理器架構和7 納米製程，隨著格羅方德(GlobalFoundries) 八月底也宣布退出7 納米先進位程競爭，三星表示，乍看之下台積電大獲全勝，但其實三星仍有機會。

三星指出，考量到智慧型手機廠也有整合單晶元(SoC) 之生產需求，故台積電不太可能有足夠空間全面發展7 納米生產線，產能估計不足以滿足目前技術領先的幾間GPU 公司，因此依照推斷，將有些廠下一代晶元也將導入7 納米製程，並交由三星生產。

在三星這場簡報會議上，三星估計，未來該公司的7納米技術將應用在網路和汽車晶元領域，但市場人士多有質疑，三星7納米製程僅能獲網路、汽車晶元採納，而非更為高效的GPU晶元市場，這意味著三星的7納米製程，很可能並不合乎Nvidia、AMD等晶元巨頭的技術標準。

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