揭秘三星量产的3nm GAA 技术

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news.eeworld.com.cn, Jun. 30, 2022 – 

6月30日上午三星电子宣布, 基于3nm全环绕栅极（Gate-All-AroundT,简称 GAA）制程工艺节点的芯片已经开始初步生产。

三星电子首次实现GAA"多桥-通道场效应晶体管"（简称: MBCFET™ Multi-Bridge-Channel FET）应用打破了FinFET技术的性能限制，通过降低工作电压水平来提高能耗比，同时还通过增加驱动电流增强芯片性能。

三星首先将纳米片晶体管应用于高性能、低功耗计算领域的半导体芯片，并计划将其扩大至移动处理器领域。

三星电子Foundry业务部总经理崔时荣表示：一直以来，三星电子不断将新一代工艺技术应用于生产制造中。例如：三星的第一个High-K Metal Gate (HKMG) 工艺、FinFET 以及 EUV等。三星希望通过率先采用3nm工艺的'多桥-通道场效应晶体管'（ MBCFET™），将继续保持半导体行业前沿地位。同时，三星将继续在竞争性技术开发方面积极创新，并建立有助于加速实现技术成熟的流程。

技术设计优化，使PPA¹收益更大化

3nm GAA技术采用了更宽通的纳米片，与采用窄通道纳米线的GAA技术相比能提供更高的性能和能耗比。3nm GAA技术上，三星能够调整纳米晶体管的通道宽度，优化功耗和性能，从而能够满足客户的多元需求。

此外，GAA的设计灵活性对设计技术协同优化（DTCO)²非常有利，有助于实现更好的PPA优势。与三星5nm工艺相比，第一代3nm工艺可以使功耗降低45%，性能提升23%，芯片面积减少16%；而未来第二代3nm工艺则使功耗降低50%，性能提升30%，芯片面积减少 35%。

与SAFE™合作伙伴一起，提供3nm设计基础设施和服务

随着工艺节点变得越来越小，而芯片性能需求越来越高，IC设计师们需要面对处理海量数据，以及验证功能更多、扩展更紧密的复杂产品的挑战。为了满足这些需求，三星致力于提供更稳定的设计环境，以帮助减少设计、验证和批准过程所需的时间，同时也提高了产品的可靠性。

自2021年第三季度以来，三星电子一直通过与包括ANSYS、楷登电子、西门子和新思科技在内的三星先进晶圆代工生态系统SAFE™（Samsung Advanced Foundry Ecosystem）合作伙伴的紧密协作，提供成熟的设计基础设施，使其能够在更短的时间内完善其产品。

Samsung Foundry 于今年4 月举行的 CICC（定制集成电路会议）上发表了一篇关于设计技术协同优化的论文，即优化 3 纳米工艺的 PPA 与 GAA 晶体管应用，通过这篇文章，三星希望能够帮助大家更好地理解即将量产的 3nm GAA 相关的技术。

三星表示，半导体芯片是众多晶体管的集合体。因此，在详细介绍之前，让我们先谈谈作为半导体芯片基础的晶体管。

晶体管是一个小开关。由于开关操作是指从按下开关到使用电流打开和关闭灯的整个过程，而不是简单地按下开关，因此晶体管操作是指当晶体管达到电流流动阶段的过程导通，当晶体管关断时电流不流动。电压是开启晶体管的关键力量。当通过施加电压打开电流通路时，电流从电压高的地方流向电压低的地方。这类似于当用力打开水闸时，水如何在通道中从压力高的地方流向压力低的地方。

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