近日,在美国加州举办的“三星晶圆代工论坛2022”中,三星电子分享了其芯片制造业务的未来技术路线图。三星电子表示,它将不断改进半导体芯片,使其更小、更快、更节能。
起初从2000年初,三星电子开始了对GAA晶体管结构的研究,2017年将其正式应用在3nm工艺,在2022年6月宣布启动利用GAA技术的3nm工艺技术的量产。
在未来的技术路线发展上,三星电子计划在2024年推出第二代3nm工艺技术的半导体芯片(SF3)。三星电子表示,其第二代3nm芯片的晶体管将比第一代3nm芯片小20%,这将为智能手机、个人电脑、云服务器和可穿戴设备带来更小、更节能的芯片。
三星电子计划通过SF3P+工艺进一步提升其3nm晶体管工艺技术,并在2025年量产2nm芯片。据悉,届时三星电子将采用背面供电芯片,借助新的背面供电技术,通信和供电被分为芯片的相对两侧(通常是仅通过半导体芯片的一侧为晶体管供电并与之通信),这提高了整体芯片性能。英特尔计划到 2024 年为其芯片带来类似的功能(PowerVia)。
到2027年,三星电子将推出1.4nm工艺技术,三星电子表示,预计2027年其晶圆代工业务营收将增加为2021年的3倍。不过三星并没有具体透露其1.4nm芯片的预期进程,但三星电子还是认为摩尔定律仍在发展,尽管进展很缓慢。
三星电子和台积电都企图加强在美国的代工业务,除了顺应美国《芯片法案》的制造业本土化的政策,在美国生产也是三星电子对美国客户的卖点之一。
三星电子在德克萨斯州奥斯汀市已有一家工厂,并正在附近的泰勒市建设一家工厂。据彭博社援引该公司官员的一份报告称,德克萨斯州的工厂预计将于 2024 年开始使用该公司的 3nm 节点进行大批量生产。
在汽车和5G/6G通信市场上,三星电子预测50%的芯片需求将来自于汽车、HPC(高性能计算)、物联网和5G市场。为此,在汽车和高性能领域,三星电子计划采用增强型4nm工艺技术芯片。该公司目前正在为其汽车客户制造28nm eNVM芯片,计划在2024年通过14nm eNVM解决方案,或在未来采用更先进的8nm eNVM的解决方案。
在电信行业,三星电子采用8nm RF(射频)芯片,正在推进5nm的射频芯片。
众所周知,越先进的工艺技术,其成本将会愈发的高昂。苹果也曾因台积电N3工艺的价格昂贵而选择放弃使用,转投台积电2023下半年量产更具性价比的N3E工艺。
作为代工业务的赶超者,三星电子是积极扩大产能和提高技术水平,急于通过量产GAA 3nm工艺技术来自证晶圆代工技术的领先与赶超,期望其第二代和第三代的GAA芯片能吸引更多的大客户。
毕竟在客户资源的优势上,台积电有苹果、联发科、AMD、高通、英伟达等客户订单的加持。援引TrendForce 集邦咨询数据,在2022Q2台积电的市场份额高达53.4%,占据整个晶圆代工领域的半壁江山,三星电子以16.5%的市场份额位居第二。不过对比2022Q1,三星电子的市场份额增长了0.2%。
三星电子执行副总裁Moonsoo Kang认为,三星电子现在将其3nm芯片工艺视为“游戏规则的改变者”,并先于台积电开始在技术水平上生产。为了满足客户需求,三星电子在3nm技术生产上投入的资源是前几代技术的三倍。
三星电子公布的时间表与台积电相似,台积电之前表示,在今年晚些时候量产3nm工艺芯片,之后再推出基于此工艺的其他芯片。到2025年跨入采用GAA工艺的2nm芯片。
台积电提供了多个N3的增强版本,来满足客户的需求,主要还是因为N2技术将带来更高的成本和新的设计方法、新 IP 和许多其他变化等。台积电这么做也是为更多的普通客户能提供良好的服务。
对比三星电子的追赶,魏哲家在今年8月台积电技术论坛上表示,新技术推出来不只是好看、好名声,还要实用,以较低成本,符合客户产品需求。
据悉,台积电N2将是一个全新的平台,除了使用EUV光刻技术,也将采用背面供电,有望让芯片设计人员在相同功率和晶体管数量下将性能提升 10% 至 15%,或者在相同频率和复杂度下将功耗降低 25% 至 30%。对比N3E 节点,N2芯片密度将增加 1.1 倍以上。当台积电的 N2 投入生产时,该公司还将拥有密度优化的 N3S 节点。