三星3奈米率先採用GAA 曝台積無畏關鍵 - 工程師

三星3奈米率先採用GAA 曝台積無畏關鍵

工商時報

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全球晶圓代工龍頭台積電在該領域擁有超高市占率，於7奈米製程獲得重大進展，協助客
戶快速進入市場，並導入極紫外光(EUV)微影技術，於2019年開始量產後，成為全球首家
應用EUV技術的晶圓代工廠。

對此，競爭對手三星電子則是緊追不捨，誓言在2030年成為全球系統半導體龍頭，並搶
先在3奈米製程就採用環繞閘極技術（Gate-All-Around,GAA），但台積電在鰭式場效電
晶體(FinFET)架構優於三星，讓台積電可以更有效控制成本。

台積電4月法說同樣讓人驚奇，除了將今年度的資本支出上調至300億美元，並重新定義
了先進製程，從先前的16奈米製程限縮至7奈米以下製程。

根據台積電2020年報顯示，台積電7奈米製程(N7) 該公司速度最快的技術之一，並同時
針對行動運算應用及高效能運算元件提供優化的製程。從2018年開始量產，至2020年8月
，總計為超過100個客戶產品生產超過10億顆完備無缺的晶片。

意味著台積電能夠快速生產大量晶片，亦能協助提高品質和可靠性，以及協助技術研發
。導入EUV技術的7奈米FinFET強效版（N7+）於2019年量產，並替6奈米、5奈米製程技術
奠定良好基礎。

至於為7奈米製程延伸的6奈米FinFET（N6）技術，於2020年第一季開始試產，採用EUV技
術取代傳統的浸潤式微影技術，藉此提高良率與縮短生產周期。由於設計方法與上一代
相同，其邏輯電晶體密度增加約18％，截至2020年底，已接獲超過20個N6產品投片。預
期在未來幾年，大部分採用N7技術的客戶都會轉換到N6技術。

5奈米製程在去年開始量產後，5奈米FinFET強效版（N5P）於2020年底獲得多個客戶產品
投片，並預計2021年進行N5P技術量產。相較於N7，N5P技術速度增快約20%，或功耗降低
約40%。市場傳聞，蘋果M2晶片已經在4月開始量產，預計在今年下半年發表的Mac系列產
品搭載。

至於同為5奈米家族的4奈米FinFET（N4）技術，具備相容的設計準則，同時為下一世代
5奈米技術產品提供在效能、功耗，以及密度進一步的，預計在2022年開始量產。

至於3奈米製程將繼續採用FinFET，該技術領先全球，並針對行動通訊與高效能運算應用
提供優化的製程，預期2022年將獲得多個客戶投片，並於當年度下半年量產。

三星想在3奈米製程就採用的GAA技術，早在1988年就問世，一種是採用奈米線做為電晶
體鰭片的GAAFET，另外一種則是奈米片形式的較厚鰭片的多橋通道場效應電子電晶體 M
BCFET，大多是以GAAFET來描述。

該種設計更有效擴張接觸面積，理論上讓性能與功耗大幅改善，但在當時電晶體通道只
能加寬1或2倍，精度難以控制，甚至使得效率變差，導致FinFET更早一步被業界踏入先
進製程領域廣為使用。

不過，就如同台積電所述，該公司在FinFET架構擁有優於業界的技術，在過去的製程技
術上，電晶體密度、鰭片間距(FinPitch)表現上也更優秀，讓台積電可以更有效控制成
本，協助在3奈米製程有機會繼續勝過三星。

劉德音2月接受2021年國際固態電路會議（ISSCC 2021）開場線上專題演說時指出，台積
電3奈米製程計畫比預期早一些，未來主要製程節點將如期生產。至於2奈米製程，台積
電將轉向採用GAA的奈米片架構，提供比FinFET架構更多的靜電控制，改善晶片整體功耗
。

劉德音指出，系統整合是半導體未來發展方向，Chiplet（小晶片）是能讓技術朝向正確
方向發展的關鍵，而台積電SoIC先進封裝技術可實現3D晶片堆疊。

（中時新聞網 呂承哲）


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