最前線丨3nm、5nm製程技術還沒捂熱,臺積電又要開始研發2nm的晶片了

2020-12-16 36氪

據財聯社消息,臺積電方面近期表示,將在新的臺灣研發中心運營一條先進生產線,擁有8000名工程師,該設施將專注於研究2納米晶片等產品。

臺積電在先進位程方面的速度一直很快——在「晶片之王」英特爾還戀戰14nm支撐的時候,臺積電此前宣布已經製造出10億顆良率完好的7nm晶片;5nm雖然已經量產,但產能還是很有限,還在持續提升中;另外3nm製程也預計在2021年風險量產,在2022年下半年量產,這次臺積電內部又將2nm晶片提上了日程。有業界聲音估計,臺積電2nm將在2023年至2024年推出。

值得注意的是,如果沒有一步步突破核心技術壁壘,那麼摩爾定律可能無法實現線性提升。比如,在如今廣泛使用的FinEFT技術提出之前,Pianar FET架構下晶片工藝節點製程的極限只有35nm。

Pianar FET架構的下一代是FinFET工藝,全稱是鰭式場效應電晶體(Fin Field-Effect Transistor),就是在原有的電晶體架構基礎上增加了一個柵極,形狀有點像魚鰭,名稱也由此而來。

Pianar FET、FinFET、GAA FET、MBCFET的結構差別 圖片來自網絡

有了這個架構,可以讓尺寸非常小的電晶體緩解漏電現象——在短溝道效應下,晶體機構溝道下方的流通區域經常產生漏電。

從誕生到現在的二十年間,FinEFT技術已經讓晶片工藝節點製程最高突破到3nm。

不過,3nm幾乎已經逼近FinFEt的極限,再往下發展,無論是鰭片距離、短溝道效應還是材料已經到達閾值,如果沒有改變架構,晶片可能連物理結構都構不成。

所以,這次臺積電的2nm製程用上了全環繞柵(gate-all-around,簡稱GAA)技術,作為FinFET技術的演進,這也可以用來繼續抑制短溝道效應的技術。

在GAA工藝上,臺積電並不是走得最快的。

臺積電的FinFEt太過強大,在最新的3nm製程上也將繼續沿用FinFET工藝,不過,三星這邊的3nm則選擇了GAA工藝路線。主流廠商包括三星、臺積電、英特爾和中芯國際等都對GAA技術表示興趣,或者已經開始試產。有了GAA工藝,高端晶片的廝殺也將拉開序幕。

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