2nm研发取得重大突破!台积电迈向GAA为什么比三星晚?
根據(jù)臺灣經(jīng)濟(jì)日報報道,近日臺積電在2nm研發(fā)上取得重大突破,目前已找到路徑,將切入全環(huán)柵場效應(yīng)晶體管GAA,這是臺積電繼從鰭式場效應(yīng)晶體管FinFET技術(shù)取得全球領(lǐng)先地位之后,向另一全新的技術(shù)節(jié)點邁進(jìn)。
如果說FinEFT是平面式晶體管架構(gòu)的繼承者,那么GAA就相當(dāng)于FinFET的改良版。
在FinEFT提出之前,根據(jù)摩爾定律,芯片的工藝節(jié)點制程的極限將是35nm。為此,美國國防高級研究計劃局(DARPA)啟動了一個名為“25nm開關(guān)”的計劃,致力于提升芯片容納集體管數(shù)目的上限,加州大學(xué)伯克利分校教授胡正明與其團(tuán)隊加入了這一計劃,試圖攻破制程難題。
于是,胡正明團(tuán)隊提出在硅基底上方垂直布設(shè)細(xì)傳導(dǎo)通道,控制電子流動,這一架構(gòu)的外觀如同魚鰭,故被稱之為鰭式場效應(yīng)晶體管。
1999年,胡正明團(tuán)隊發(fā)布了第一款45nm的FinEFT晶體管,且性能優(yōu)良。
胡正明教授預(yù)測,該晶體管器件能夠使工藝節(jié)點繼續(xù)發(fā)展到20nm以下,這一預(yù)測已經(jīng)得到驗證,并且,依托FinEFT技術(shù),芯片工藝節(jié)點制程已經(jīng)發(fā)展到5nm甚至3nm。
與此同時,隨著工藝節(jié)點制程發(fā)展到3nm,晶體管溝道進(jìn)一步縮短,這時會發(fā)生量子遂穿效應(yīng)。為再一次突破極限,新的工藝技術(shù)GAA-EFT誕生了。
盡管GAA概念的提出要比FinEFT早10年左右,不過GAA相當(dāng)于FinEFT的改進(jìn)版,在3nm工藝節(jié)點遇到障礙的三星就已從FinFET工藝轉(zhuǎn)入到GAA,如今臺積電也將加入GAA的隊伍中。無論是三星還是臺積電,都將新工藝指向了GAA。
相比于三星,臺積電切入GAA工藝較晚,雖然這與臺積電本身FinFET的巨大成功有一定的關(guān)系,但可能更多的原因在于若采用新的工藝,從決定采用到最終實現(xiàn)量產(chǎn),需要耗費較長的時間周期。
當(dāng)年第一個采用FinEFT工藝并實現(xiàn)量產(chǎn)規(guī)模的公司Intel,就花了十年的時間才量產(chǎn)。相比FinEFT而言,GAA相對上一代工藝的變化并不太大,但從實驗室到商業(yè)化量產(chǎn),依然需要一定的周期。
從這一層面看,在3nm采取FinEFT、在2nm才計劃切入GAA的臺積電,或許更能贏得市場青睞。
觀察臺積電近三年的研發(fā)費用,其每年的研發(fā)費用占據(jù)營收費用的8%~9%,其營收逐年增加,研發(fā)費用也隨之增多。
盡管不少人認(rèn)為,臺積電失去華為訂單將面臨營收風(fēng)險,但根據(jù)臺積電官網(wǎng)7月10日消息,臺積電6月凈收入約為1208.8億元新臺幣(折合287.54億元人民幣),較2019年6月增長了40.8%。這是自1999年來,臺積電月度營收首次超過1200億新臺幣,創(chuàng)下歷史新高。
此次營收大增的主要原因,可能是臺積電為蘋果A14處理器大規(guī)模量產(chǎn),A14處理器由臺積電獨家代工,采用的是5nm工藝。
就臺積電目前在營收上取得的成績而言,臺積電在研發(fā)上的投入將持續(xù)增多,這也就意味著,臺積電將有更多的資金投入到2nm技術(shù)的研發(fā),持續(xù)營收與研發(fā)的良性循環(huán)。
在同其他企業(yè)競爭的過程中,臺積電始終保持自己的節(jié)奏,做出相對穩(wěn)妥的決定,此次計劃2nm導(dǎo)入GAA,是否會延續(xù)臺積電在FinFET的成功?
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總結(jié)
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