2nm晶片要來了,台積電官宣全球首發,2025年量產

tech情報局 發佈 2022-06-20T05:21:27.351402+00:00

作為全球最強的晶片代工巨頭,台積電於6月16日在2022年度北美技術論壇上首次宣布,將推出下一代先進工藝製程N2,也就是2nm,將採用GAAFET全環繞柵極電晶體技術,預計2025年實現量產。

作為全球最強的晶片代工巨頭,台積電於6月16日在2022年度北美技術論壇上首次宣布,將推出下一代先進工藝製程N2,也就是2nm,將採用GAAFET全環繞柵極電晶體技術,預計2025年實現量產。

2nm工藝全球首發,FinFET時代終結

GAAFET架構在近年來的半導體行業內可謂是萬眾矚目。按照「摩爾定律」來講,每隔18~24個月,晶片上的電晶體數量便會增加一倍,晶片的性能也會隨之翻倍提升。但在當前,傳統的FinFET結構在7nm、乃至5nm工藝時代已經逼近物理極限,新的電晶體技術呼之欲出。

三星比台積電更早確認將採用GAAFET架構。眾所周知,作為全球半導體製造「三巨頭」,英特爾此前卡在了10nm工藝上,從而導致在目前5nm製程時代中,僅有台積電和三星可以相互抗衡,而事實上三星始終處於落後地位。為了超越台積電,三星決心在3nm工藝製程上就採用GAAFET架構。

在2021年,三星工廠就已經完成採用GAA電晶體架構的3nm晶片流片。據三星官方表示,與7nm FinFET製程相比,3nm GAA技術的邏輯面積效率提高35%以上,功耗降低50%,邏輯面積減少45%。

GAA電晶體擁有比FinFET更好的靜電特性,在相同尺寸結構下,GAA的溝道控制能力更強,為尺寸進一步微縮提供可能性,這意味著它能夠提供更高的性能。

但是,相比三星的激進,台積電的做法更加保守。在2022下半年即將量產的3nm製程中,台積電仍然沿用FinFET架構,將其做到接近實際極限。不過,隨著此次2nm GAAFET的正式官宣,也證明了兩家最終都會全面轉向GAA架構,無非是時間早晚而已。

當然,三星的激進是為了能夠在工藝水平上超越台積電。而後者的保守,更多的是出於成本考慮。作為全球擁有客戶訂單量最多的代工巨頭,台積電保持架構不變既能夠省掉成本和建設時間,又能減少新工藝誕生初期可能存在的「翻車」風險,讓客戶更加放心。

不僅僅是2nm晶片,台積電還將引入ASML最強光刻機

在官宣2nm晶片預計在2025年量產的同時,台積電還表示,將在2024年引進ASML阿斯麥下一代最強、最先進的光刻機,即高數值孔徑極紫外光刻機(High-NA EUV)。

根據此前阿斯麥稱道,更高的光刻解析度將允許晶片縮小1.7倍,同時密度增加2.9倍。未來比3nm更先進的工藝,將極度依賴High-NA EUV光刻機。

眾所周知,荷蘭阿斯麥所生產的光刻機幾乎壟斷上了全球範圍內的高端市場,包括台積電、三星、英特爾、以及其他半導體製造廠商,每年都會為了爭奪阿斯麥極其稀少的光刻機購買名額而煞費苦心,苦苦求而不得。

台積電和三星的7nm/5nm工藝,都是依賴ASML光刻機來進行生產。據英特爾內部透露,他們也將擁有ASML下一代High-NA EUV最強光刻機,2025年就會開始用以製造晶片。

近年來,半導體製造行業的競爭愈演愈烈,但對於這個准入門檻極其嚴苛,且投入成本龐大的專業領域來說,依然是台積電、三星等傳統巨頭的天下。

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