Samsung ha lanciato una nuova generazione di processi Full Ring a 3 nm, conquistando una posizione di leadership nel processo GAA

Negli ultimi anni, in un contesto di forte concorrenza di mercato, Samsung ha spostato il proprio focus commerciale sulla logica dei processi OEM. Alla recente sezione statunitense del SFF (Samsung Foundry Forum), Samsung ha annunciato quattro processi FinFET, che coprono da 7 Nm a 4 nm. Allo stesso tempo, è stata rilasciata una nuova generazione di processo GAA (gate all around) da 3 nm. Rispetto alla tecnologia 7Nm, il processo 3gae di Samsung ridurrà l'area del 45%, ridurrà il consumo energetico del 50% e migliorerà le prestazioni del 35%. Samsung ha affermato che i primi chip da 3 nm erano principalmente destinati a smartphone e altri dispositivi mobili.

Allo stato attuale, il processo di produzione avanzato dei semiconduttori è entrato al di sotto del nodo dei 10 nm. TSMC ha preso l’iniziativa nella produzione di massa del processo da 7 Nm lo scorso anno, ma non esiste un processo di litografia EUV. Samsung ha scelto di entrare direttamente nel processo EUV da 7 Nm, quindi è in ritardo di un anno rispetto a quello di TSMC. Tuttavia, Samsung è determinata a raggiungere TSMC nel processo a 3 nm. Secondo la Roadmap di Samsung, produrranno in serie il processo a 3 nm nel 2021 e in quel momento TSMC entrerà quasi nel nodo a 3 nm. Tuttavia, TSMC non ha definito i dettagli tecnici dei 3 nm, il che significa che Samsung ha guadagnato una posizione di leadership nel processo GAA.

Ryan SangHyun Lee, vice direttore generale del mercato business delle fonderie di wafer Samsung, ha affermato che Samsung ha sviluppato la tecnologia GAA dal 2002 e ha prodotto mbcfet (multi bridge channel fet) utilizzando apparecchiature nano chip. Questa tecnologia può migliorare significativamente le prestazioni dei transistor, in modo da realizzare la produzione del processo a 3 nm. Tuttavia, TSMC sta anche promuovendo attivamente il processo a 3 nm. Nel 2018, TSMC ha annunciato che intende investire 600 miliardi di dollari taiwanesi per costruire un impianto da 3 nm, sperando di iniziare la costruzione nel 2020 e avviare la produzione di massa entro la fine del 2022. È stato riferito che la tecnologia di processo a 3 nm di TSMC è entrata nella fase sperimentale e ha fatto un nuovo passo avanti nella tecnologia GAA. TSMC ha sottolineato nella sua relazione finanziaria del primo trimestre che la sua tecnologia a 3 nm è entrata nella fase di sviluppo completo. Infatti, TSMC e Samsung Electronics competono da molti anni sulla tecnologia avanzata. Quest'anno gareggeranno principalmente sulla tecnologia a 3 nm. Tuttavia, né TSMC, né Samsung né Intel hanno menzionato la roadmap del processo dei semiconduttori dopo i 3 nm.

Perché dopo che la larghezza di linea di elaborazione dei circuiti integrati raggiunge i 3 nm, entrerà nella categoria della fisica mesoscopica. I dati mostrano che i materiali mesoscopici, da un lato, contengono una certa quantità di particelle, che non possono essere risolte solo con l'equazione di Schròdinger; D’altra parte, il numero di particelle non è abbastanza grande da ignorare la fluttuazione statistica. Ciò fa sì che l'ulteriore sviluppo della tecnologia dei circuiti integrati incontri molti ostacoli fisici. Inoltre, anche il consumo energetico causato dall'aumento della corrente di dispersione è difficile da risolvere. Pertanto, il processo a 3 nm è anche noto come limite fisico dei semiconduttori. Tuttavia, nei decenni precedenti allo sviluppo dell'industria dei semiconduttori, l'industria ha ripetutamente riscontrato il cosiddetto problema dei limiti di processo, ma questi colli tecnici sono stati spezzati ancora e ancora. Anche Ryan Lee, vicepresidente marketing del business OEM di Samsung ha predetto il futuro dei chip Samsung: lo sviluppo della tecnologia GAA potrebbe rendere possibile il processo a 2 nm o addirittura a 1 nm. Sebbene Samsung non sia sicura del tipo di struttura che adotterà, crede ancora che tale tecnologia apparirà. In altre parole, Samsung prevede di utilizzare il processo GAA per sfidare i limiti fisici.