业内人士称三星3nm GAA存在关键技术问题

近日有业内人士透露道，三星电子的3nm GAA工艺目前仍面临着漏电等关键技术问题，该工艺在性能和成本方面可能也不如台积电的3nm FinFET工艺。

据相关报道指出，所谓的 GAA (Gate-all-around ) 架构，是一个周边环绕着 Gate 的 FinFET 架构。依照专家的观点，GAA 架构的晶体管能够提供比 FinFET 更好的静电特性，可满足某些栅极宽度的需求。而这主要表现在同等尺寸结构下，GAA 的沟道控制能力得以强化，藉此给予尺寸进一步微缩提供了可能性。相较传统 FinFET 的沟道仅 3 面被栅极包覆，GAA 若以奈米线沟道设计为例，沟道的整个外轮廓都被栅极完全包裹住，这就代表着栅极对沟道的控制性能就更好。

台积电、三星芯片先进制程工艺的激烈竞争和快速发展，面临着摩尔定律极限临近这个问题。目前，台积电、三星在5nm、7nm工艺段都采用FinFET结构，而在下一世代3nm工艺的晶体管结构选择上，两者出现分歧。

三星选择采用GAA结构。在今年的IEEE国际固态电路大会（ISSCC）上，三星首次公布了3nm制造技术的一些细节——3nm工艺中将使用类似全栅场效应晶体管（GAAFET）结构，率先开启了先进工艺在技术架构上的转型。

台积电则出于稳健考虑，选择在第一代3nm工艺继续沿用FinFET技术，尽可能实现无缝过渡。毕竟在相同的制程技术与制造流程下，不用变动太多的生产工具，也能有较具优势的成本结构。尤其是对客户来说，在先进制程的开发里变更设计，无论是改变设计工具或者是验证和测试的流程，都会是庞大的时间和经济成本。

这两种技术路线将在将来影响许多高端芯片的选择。

据三星电子称，对其3nmGAA工艺设计套件与客户的测试表明，GAA技术将芯片的面积减少了45%，并将能效提高了50%。

据《电子时报》报道，业内人士表示，三星可能最早于2022年将其3nm GAA工艺量产，但由于成本高和性能不理想，可能无法吸引到台积电3nm FinFET工艺所获得的客户，后者据称已经获得了苹果和英特尔的订单。

台积电有望在2022年下半年将其3nm FinFET工艺推向量产，CEO魏哲家在最近的财报会议上表示，“N3将是我们N5的另一个全面扩展，并将采用FinFET晶体管结构，为我们的客户提供最佳的技术成熟度、性能和成本。”

在失去苹果iPhone处理器订单后，三星在尖端芯片竞争中落后于台积电。据市场观察人士称，从苹果手中夺回订单将是这家韩国供应商赢得3nm竞争的关键。

GAA技术的推进，的确在很大程度上推进半导体工艺特别是先进制程上的发展。但随着制程技术越来越接近物理极限，想要把芯片继续做薄做小，先进制程也并不是唯一的道路，材料、封装等也可以称为突破的道路。正如胡正明教授曾经说过：“FinFET证实了这个产业还有很多可以用我们的智慧来解决的问题，我还真是看不到半导体行业发展的极限。”