最前线丨3nm、5nm制程技术还没捂热,台积电又要开始研发2nm的芯片了

邱晓芬 · 2020-08-25
有了GAA工艺,高端芯片的厮杀也将拉开序幕。

据财联社消息,台积电方面近期表示,将在新的台湾研发中心运营一条先进生产线,拥有8000名工程师,该设施将专注于研究2纳米芯片等产品。

台积电在先进制程方面的速度一直很快——在“芯片之王”英特尔还恋战14nm支撑的时候,台积电此前宣布已经制造出10亿颗良率完好的7nm芯片;5nm虽然已经量产,但产能还是很有限,还在持续提升中;另外3nm制程也预计在2021年风险量产,在2022年下半年量产,这次台积电内部又将2nm芯片提上了日程。有业界声音估计,台积电2nm将在2023年至2024年推出。

值得注意的是,如果没有一步步突破核心技术壁垒,那么摩尔定律可能无法实现线性提升。比如,在如今广泛使用的FinEFT技术提出之前,Pianar FET架构下芯片工艺节点制程的极限只有35nm。

Pianar FET架构的下一代是FinFET工艺,全称是鳍式场效应晶体管(Fin Field-Effect Transistor),就是在原有的晶体管架构基础上增加了一个栅极,形状有点像鱼鳍,名称也由此而来。

Pianar FET、FinFET、GAA FET、MBCFET的结构差别 图片来自网络

有了这个架构,可以让尺寸非常小的晶体管缓解漏电现象——在短沟道效应下,晶体机构沟道下方的流通区域经常产生漏电。

从诞生到现在的二十年间,FinEFT技术已经让芯片工艺节点制程最高突破到3nm。

不过,3nm几乎已经逼近FinFEt的极限,再往下发展,无论是鳍片距离、短沟道效应还是材料已经到达阈值,如果没有改变架构,芯片可能连物理结构都构不成。

所以,这次台积电的2nm制程用上了全环绕栅(gate-all-around,简称GAA)技术,作为FinFET技术的演进,这也可以用来继续抑制短沟道效应的技术。

在GAA工艺上,台积电并不是走得最快的。

台积电的FinFEt太过强大,在最新的3nm制程上也将继续沿用FinFET工艺,不过,三星这边的3nm则选择了GAA工艺路线。主流厂商包括三星、台积电、英特尔和中芯国际等都对GAA技术表示兴趣,或者已经开始试产。有了GAA工艺,高端芯片的厮杀也将拉开序幕。

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