一切歷史都是當代史。
如果說在2019 年年中三星宣稱將在2021年推出其「環繞式柵極（GAA）」技術取代FinFET電晶體技術，FinFET猶可淡定；而到如今，英特爾表示其5nm製程將放棄FinFET而轉向GAA，就已有一個時代翻篇的跡象了。三大代工巨頭已有兩大廠商選擇了GAA，作為代工老大的臺積電路線雖「按兵不動」，但似乎已無懸念，FinFET真的走到歷史的終結了嗎？
FinFET的榮光
畢竟當FinFET以「拯救者」的形象登場時，它承載著摩爾定律持續向前攻伐的重要「使命」。
隨著製程工藝的升級，電晶體的製造愈加困難。1958年的第一個集成電路觸發器僅由兩個電晶體構建而成，而如今晶片已包含超過10億個電晶體，這一動力來自於摩爾定律指揮下的平面矽製造工藝的不斷進階。
而當柵極長度逼近20nm大關時，對電流控制能力急劇下降，漏電率相應提高，傳統的平面MOSFET結構看似走到「盡頭」。業界大拿胡正明教授提出了兩種解決途徑：一種是立體型結構的FinFET電晶體，另一種是基於SOI的超薄絕緣層上矽體技術FD-SOI電晶體技術。
FinFET和FD-SOI使摩爾定律得以延續傳奇，之後兩者卻走出了不同的發展道路。FinFET工藝先拔頭籌，英特爾最早於2011年推出了商業化的FinFET工藝技術，顯著提高了性能並降低了功耗，之後臺積電採用 FinFET 技術亦取得了巨大的成功，隨後FinFET大放異彩，成為全球主流晶圓廠的「不二」選擇。
相較之下，FD-SOI工藝似乎一直活在FinFET的陰影中。儘管其工藝漏電率低，功耗亦有優勢，製成的晶片在物聯網、汽車、網絡基礎設施、消費類等領域均有用武之地，加上三星、格芯、IBM、ST等巨頭的力推，在市場業已打開了一片天地。但業內資深人士指出，由於其襯底成本高，越往上走的尺寸越難以做小，最高水平最多走到12nm，後續難以為繼。
儘管FinFET在「二選一」的對壘中先聲奪人，但伴隨著物聯網、人工智慧、智能駕駛等應用對IC提出了全新挑戰，尤其是FinFET的製造、研發成本越來越高，FinFET雖到7nm及5nm猶能高歌猛進，但工藝歷史的流向似已然註定再次「轉向」。
為何是GAA？
隨著三星率先「垂範」，以及英特爾的跟進，GAA已儼然成為接棒FinFET的新貴。
與FinFET的不同之處在於，GAA設計通道的四個面周圍有柵極，減少漏電壓並改善了對通道的控制，這是縮小工藝節點時的基本步驟。通過使用更高效的電晶體設計，加上更小的節點，將能實現更好的能耗比。
資深人士對此也提及，工藝節點不斷前進的動能在於提升性能、降低功耗。而當工藝節點進階到3nm時，FinFET經濟已不可行，將轉向GAA。
三星就樂觀認為，GAA技術相比7nm製程能夠提升35%的性能、降低50%的功耗以及45%的晶片面積。據悉，搭載此項技術的首批3nm三星智慧型手機晶片將於2021年開始批量生產，而對於性能要求更高的晶片如圖形處理器和數據中心的AI晶片將於2022年量產。
值得注意的是，GAA技術也有幾種不同的路線，未來的細節有待進一步驗證。而且，轉向GAA無疑涉及架構的改變，業內人士指出這對設備提出了不同的要求，據悉一些設備廠商已在開發特殊的刻蝕、薄膜設備在應對。
新華山論劍？
在FinFET市場，臺積電一支獨秀，三星、英特爾在奮力追趕。如今看來GAA已箭在弦上，問題是膠著的「三國殺」又會呈現怎樣的此消彼長？
從三星的語境來看，三星自認押注的GAA技術領先對手一兩年，將在這一領域奠定和保持其先發優勢。
但英特爾亦是雄心勃勃，意在GAA上重奪領導地位。英特爾宣稱將在2021年推出7nm製程技術，並將在7nm製程的基礎上發展5nm。業內估計最快2023年就能初見其5nm工藝「真容」。
儘管三星是GAA技術的領頭羊，但考慮到英特爾在工藝技術上的實力，其GAA工藝性能提升或更趨明顯，而英特爾也要自省不再走10nm工藝的「長徵」之路。
以往躊躇滿志的臺積電此次反而異常低調與謹慎，儘管臺積電宣稱2020年準備量產的5nm製程依舊採用FinFET工藝，但預計其3nm工藝將於2023年甚至會提前至2022年量產，只是尚未公布預計的製程方式。根據臺積電官方的說法，其3nm相關細節將在4月29日的北美技術論壇上公布。屆時，臺積電又會祭出怎樣的奇招呢？
GAA的戰役已然硝煙四起。
（校對/Lau）