近兩年臺(tái)積電、三星、英特爾在先進(jìn)制程領(lǐng)域持續(xù)發(fā)力，而臺(tái)積電和三星近期3nm節(jié)點(diǎn)工藝成果惹人注目。

三星 3nm芯片將于Q2開(kāi)始量產(chǎn)

三星電子周四（4月28日）宣布，將在本季度開(kāi)始使用3GAE(早期3nm級(jí)柵極全能)工藝進(jìn)行大規(guī)模生產(chǎn)，這不僅標(biāo)志著業(yè)界3nm級(jí)制造技術(shù)的到來(lái)，也表示這是業(yè)界首個(gè)使用環(huán)柵場(chǎng)效應(yīng)晶體管（GAAFETs）的節(jié)點(diǎn)。

三星代工的3GAE工藝技術(shù)是該公司首次使用 GAA 晶體管 ，三星將其稱之為“多橋溝道場(chǎng)效應(yīng)晶體管 (MBCFET)”，即納米片（nanosheets）水平層制成的溝道完全被柵極結(jié)構(gòu)包圍。三星表示技術(shù)有高度可制造性，因利用三星現(xiàn)有約90%的FinFET制造技術(shù)，只需少量修改過(guò)的光罩。此技術(shù)有出色的柵極可控性，比同樣三星FinFET技術(shù)高31%，且因納米片通道寬度可透過(guò)直接圖像化改變，讓設(shè)計(jì)有更高靈活性。

去年的“Samsung Foundry Forum 2021”論壇活動(dòng)上，三星在確認(rèn)在3nm制程節(jié)點(diǎn)引入了全新的GAAFET全環(huán)繞柵極晶體管工藝，分為早期的3GAE以及3GAP，三星曾表示，3GAP也將在2023年出貨。

官方數(shù)據(jù)顯示，3GAE工藝將實(shí)現(xiàn)30%的性能提升、50%的功耗降低以及高達(dá)80%的晶體管密度（包括邏輯和SRAM晶體管的混合）。不過(guò)，三星的性能和功耗的實(shí)際組合將如何發(fā)揮作用還有待觀察。

理論上，與目前使用的Finfet相比，Gaafet有許多優(yōu)勢(shì)，例如可大大降低晶體管漏電流 (即，降低功耗) 以及挖掘晶體管性能的潛在實(shí)力，這意味著更高的產(chǎn)率、和改進(jìn)的產(chǎn)能。此外，根據(jù)應(yīng)用材料公司最近的報(bào)告，GAAFETs 還可以減少20%至30%的面積。

臺(tái)積電3nm將于8月投產(chǎn)

臺(tái)積電方面，今年4月上旬，臺(tái)積電對(duì)外公開(kāi)表示，該公司在3nm工藝開(kāi)發(fā)上取得突破。其中在今年8月將可能率先投片第二版3nm制程的N3B，2023年第二季度將有可能量產(chǎn)3nm制程的N3E，比預(yù)計(jì)提前了半年。

報(bào)道顯示，第二版3nm制程N(yùn)3B，將在新竹12廠研發(fā)中心第八期工廠及南科18廠P5廠同步投片，正式以鰭式場(chǎng)效晶體管（FinFET）架構(gòu)，對(duì)決三星的環(huán)繞閘極（GAA）制程。據(jù)悉，臺(tái)積電初步規(guī)劃新竹工廠每月產(chǎn)能約1萬(wàn)至2萬(wàn)片，臺(tái)南工廠產(chǎn)能為1.5萬(wàn)片。

據(jù)臺(tái)積電介紹，公司的3nm（N3）制程技術(shù)將是5nm（N5）制程技術(shù)之后的另一個(gè)全世代制程，在N3制程技術(shù)推出時(shí)將會(huì)是業(yè)界最先進(jìn)的制程技術(shù)，具備最佳的PPA及電晶體技術(shù)。相較于N5制程技術(shù)，N3制程技術(shù)的邏輯密度將增加約70%，在相同功耗下速度提升10-15%，或者在相同速度下功耗降低25-30%。N3制程技術(shù)的開(kāi)發(fā)進(jìn)度符合預(yù)期且進(jìn)展良好，未來(lái)將提供完整的平臺(tái)來(lái)支援行動(dòng)通訊及高效能運(yùn)算應(yīng)用，預(yù)期2021年將接獲多個(gè)客戶產(chǎn)品投片。

據(jù)公開(kāi)資料顯示，臺(tái)積電南科的Fab 18是現(xiàn)下的擴(kuò)產(chǎn)重心，旗下有P1～P4共4座5nm及4nm廠，以及P5～P8共4座3nm廠，而P1～P3的Fab 18A均處于量產(chǎn)狀態(tài)，至于P4～P6的Fab 18B廠生產(chǎn)線則已建置完成，而Fab 18B廠，即3nm制程產(chǎn)線，早在去年年年底就已開(kāi)始進(jìn)行測(cè)試芯片的下線投片。

至于2nm制程，魏哲家則回應(yīng)稱，2nm制程目前按照計(jì)劃開(kāi)發(fā)，預(yù)計(jì)2024年進(jìn)入風(fēng)險(xiǎn)試產(chǎn)階段，將于2025年量產(chǎn)。

英特爾：2024年底之前接管行業(yè)的制程領(lǐng)導(dǎo)地位

對(duì)比三星和臺(tái)積電，英特爾在3nm節(jié)點(diǎn)上暫無(wú)明顯成果。但是英特爾曾表示，其目標(biāo)是在 2024 年底之前接管行業(yè)的制程領(lǐng)導(dǎo)地位。

先進(jìn)制程方面，英特爾在2022年投資者大會(huì)上曾表示，Intel 4也就是7nm預(yù)計(jì)在2022年下半年投產(chǎn)；Intel 3（第二代7nm）預(yù)計(jì)在2023年下半年投產(chǎn)；Intel 20A（5nm）將于2024年投產(chǎn)；Intel 18A（第二代5nm）預(yù)計(jì)在2025年投產(chǎn)。

但是英特爾似乎對(duì)3nm勢(shì)在必得。

據(jù)外媒報(bào)道，去年12月，英特爾CEO基爾辛格曾乘坐私人專機(jī)訪臺(tái)積電，希望爭(zhēng)取到未來(lái)2～3年更多臺(tái)積電先進(jìn)工藝產(chǎn)能。業(yè)界消息顯示，對(duì)于3nm工藝，英特爾希望能與蘋(píng)果一樣——臺(tái)積電能夠?yàn)橛⑻貭柦ㄔ煲粭l3nm產(chǎn)能特供專線。結(jié)果如何我們不得而知。

而今年4月初，基爾辛格再次到訪了臺(tái)積電，尋求臺(tái)積電的晶圓代工產(chǎn)能支持。據(jù)業(yè)界產(chǎn)業(yè)鏈消息，臺(tái)積電的首批客戶或包括蘋(píng)果和英特爾。

此外，在4月18日投資人會(huì)議上，英特爾CEO Pat Gelsinger再次強(qiáng)調(diào)，英特爾2nm制程將在2024年上半年可量產(chǎn)，這個(gè)量產(chǎn)時(shí)間早于臺(tái)積電2nm的2025年。

近年來(lái)英特爾不斷加碼，它在設(shè)備領(lǐng)域更勝一籌。據(jù)公開(kāi)消息顯示，英特爾目前已獲得ASML的先進(jìn)光刻機(jī)，極紫外 (EUV) 光刻機(jī)。

據(jù)悉4月上旬，英特爾在位于愛(ài)爾蘭Leixlip的Fab 34工廠，完成了首臺(tái)極紫外（EUV）光刻機(jī)的安裝，F(xiàn)ab 34也成為歐洲最先進(jìn)的芯片制造工廠。

據(jù)ASML發(fā)言人稱，更高的光刻分辨率將允許芯片縮小1.7倍，同時(shí)密度增加2.9倍。未來(lái)比3nm更先進(jìn)的工藝，將極度依賴高NA EUV光刻機(jī)。

極紫外 (EUV) 光刻機(jī)是Intel 4制程技術(shù)的關(guān)鍵一環(huán)，這臺(tái)機(jī)器的獲得，將大大提速英特爾發(fā)展先進(jìn)制程的步伐。

封面圖片來(lái)源：拍信網(wǎng)