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【制造/封测】三星发布2nm计划,晶圆代工竞争走向新节点

来源:中国电子报    原作者:陈炳欣    

在近日召开的“Samsung Foundry Forum 2021”(晶圆代工论坛)上,三星电子总裁兼代工业务负责人Siyoung Choi公布了有关3nm/2nm工艺的量产计划,同时发布新的17nm工艺,强化对传统工艺市场的争夺。与此同时,台积电也在积极推进3nm/2nm工艺、28nm工艺的建厂与开发。随着摩尔定律的持续演进,三星与台积电在晶圆代工领域的新一轮竞争再度展开。

3/2nm工艺平台成竞争新焦点

因为缺芯加剧,晶圆代工领域受到了极大关注,特别是3/2nm下一代制造工艺更是三星、台积电、英特尔等半导体龙头厂商的竞争焦点。

在晶圆代工论坛上,Siyoung Choi宣布,三星电子将于2022年上半年开始生产首批3nm芯片,第二代3nm芯片预计将于2023年开始生产。按照规划,三星电子的3nm GAA工艺将采用MBCFET晶体管结构,与5nm工艺相比,其面积减少了35%,性能提高了30%且功耗降低了50%。Siyoung Choi谈道:“我们将提高整体产能并引领最先进的技术,同时进一步扩大硅片规模并通过应用继续技术创新。”

相比之下,今年6月台积电总裁魏哲家在2021年台积电技术论坛上宣布,3nm芯片量产时间为2022年下半年。显然,三星希望更早推出3nm工艺,以抢占先机。事实上,此前三星曾经计划于今年便开始量产3nm工艺。但是,转向全新制造技术的难度很大,使得三星不得不将量产时推迟。然而,三星推迟后的量产计划依然早于台积电。

三星与台积电在2nm工艺上的竞争更加激烈。在晶圆代工论坛上,Siyoung Choi表示,三星电子将于2025年推出基于MBCFET的2nm工艺。据媒体报道,台积电预计2nm工艺的全面量产约在2025年-2026年。

此前,三星、IBM和英特尔签署联合开发协议,共同研发2nm制造工艺。今年5月,IBM率先发布全球首个2nm制造工艺。实现在芯片上每平方毫米集成3.33亿个晶体管,远超此前三星5nm工艺的每平方毫米约1.27亿晶体管数量,极大地提升了芯片性能。

随着5G、高性能计算、人工智能的发展,市场对先进工艺的需要越来越高。3/2nm作为先进工艺下一代技术节点,成为三星、台积电的发展重点。半导体专家莫大康指出,由于2nm目前尚处于研发阶段,其工艺指标尚不清楚。不能轻易判断是否也一个大节点。然而根据台积电的工艺细节详情3nm晶体管密度已达到了2.5亿个/mm2,与5nm相比,功耗下降25%~30%,功能提升了10%~15%。2纳米的作为下一代节点,性能势必有更进一步的提升,功耗也将进一步下降。市场对其的需求是可以预期的。

17nm新工艺,强化传统工艺市场争夺

在本次活动上,三星电子还首次推出了17nm FinFET工艺技术。该工艺是28nm工艺的进阶版,融合了28nm BEOL后端工序、14nm FEOL前端工艺,比28nm工艺性能提升了39%,功率效率提高了49%。

据莫大康介绍,三星的新工艺是将14nmFinFET与28nm的金属连线部分相配合,由于采用了FinFET技术使得产品性能提升,同时后端金属连线部分釆用28nm技术,在降低难度的同时,也降低了光刻成本。这样的设计很有新意,或者应该叫嫁接工艺,把前、后道工艺分开。

更加值得注意的是,该工艺将面向传统特色工艺为主的芯片生产,适用于CIS(接触式图像传感器)、DDI(显示驱动IC)、MCU(微控制器)等领域。目前,台积电也在积极扩展相关产能。据悉,台积电将在中国台湾地区的高雄新工厂二期厂房中扩产28nm生产线。同时,有消息称,台积电正寻求与索尼合作,在日本建造一座28nm晶圆厂。早些时候,台积电也披露南京12 英寸晶圆厂的扩建计划,每月将增加4万片28纳米产能,新产能将于 2023 年上线。

对此有专家指出,三星17nm工艺的推出,意味着其与台积电的争夺,正从先进工艺向特色工艺方向延伸。Siyoung Choi也表示,自2017年以来,三星电子的制程工艺每年都有所升级,而三星电子代工业务将加强节点制程多样化。这一工艺能够为客户带来显著的成本优势,帮助客户完成从28nm到14nm的过渡。

封面图片来源:拍信网