三星電子(Samsung Electronics)計畫於2021年量產FinFET電晶體架構的後繼產品——採用3奈米(nm)製程節點的環繞式閘極(gate-all-around;GAA)電晶體。在上週二(5月22日)舉行的年度代工技術論壇上,這家韓國巨擘重申將在今年下半年使用極紫外光(EUV)微影開始7nm生產的計劃。

自2000年代初以來,三星和其他公司一直在開發GAA技術。GAA電晶體是場效電晶體(FET),在通道的四個側面都有一個閘極,用於克服FinFET的實體微縮和性能限制,包括供電電壓。

Samsung Foundry市場副總裁Ryan Sanghyun Lee表示,自2002年以來,三星專有的GAA技術被稱為多橋通道FET (MBCFET)。據該公司介紹,MCBFET使用奈米片元件來增強閘極控制,顯著提高電晶體的性能。

三星去年曾經說計畫在2020年開始使用4nm節點的GAA電晶體。然而,業界觀察家預計GAA要到2022年之後才能投產。

Gartner的代工廠研究副總裁Samuel Wang預計,三星將在2022年左右正式量產GAA電晶體。Wang說:「但看起來他們的進展速度比預期更快。」

Kevin Krewell
Kevin Krewell

Kevin Krewell 說:「三星的發展藍圖十分積極,我知道他們在EUV上進展迅速,但也在這方面設置了很高的門檻。」

但是,Krewell補充說:「仍然有其他轉寰辦法,而且時間表可能有所變動。」

去年6月,IBM與其研究聯盟合作夥伴三星和Globalfoundries在日本京都舉辦的2017年超大型積體電路技術和電路會議專題討論會(2017 Symposia on VLSI Technology and Circuits conference)上,描述他們為基於堆疊奈米片製造5nm GAA電晶體而開發的程。據瞭解,包括英特爾(Intel)和台積電(TSMC)等其他晶片製造商正在開發越FinFET但類似於GAA FET的自家下一代電晶體。

GAA, IBM IBM和合作夥伴三星、Globalfoundries打造採用GAA技術的5nm電晶體SEM影像圖(來源:IBM)

三星重申計畫在今年下半年開始使用EUV微影技術實現量產的計劃,它將採用其7nm Low Power Plus製程進行製造。三星預計將成為第一家將業界多年來寄予厚望的EUV投入商業化生產的晶片製造商。台積電和Globalfoundries宣佈計畫於2019年開始使用EUV進行商業化生產。

雖然微影工具供應商ASML和先進晶片製造商們證實能夠克服多年來困擾EUV發展的光源問題,但以商用量產部署EUV所需的支援技術仍在開發和調整之中。

Samsung Foundry首席工程師Yongjoo Jeon表示,三星將使用內部開發的EUV光罩檢測工具。對於三星來說,這是一個重要的優勢,因為還沒有類似的商業工具被開發出來,Jeon補充道。

Jeon表示,三星將率先部署EUV,但是在未採用保護EUV光罩免受顆粒污染的防塵薄膜情況下,這是另一項仍在開發中的技術。 Jeon說,三星在EUV薄膜開發方面正取得進展,而且他相信該公司最終可將該技術部署在自家EUV的生產過程中。

三星也在開發EUV微影光阻劑,並有望在今年稍晚達到大規模量產要求的目標良率,Jeon說。

三星的製程技術藍圖還包括2019年的5nm FinFET和2020年的4nm FinFET生產製程。

編譯:Mike Zhang、Luffy Liu

(參考原文:Samsung Plans 3nm Gate-All-Around FETs in 2021,by Dylan McGrath)