giovedì, Maggio 23, 2024
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Samsung prevede di produrre in volumi chip con nodo di processo a 3 nm entro il 2022 e 2 nm entro il 2025

Architettura MBCFET. Immagine: Samsung

La società ha annunciato anche una nuova piattaforma FinFET a 17nm, un nodo a 14 nm più economico e la piattaforma a 8 nm per dispositivi RF.

È stato indubbiamente un Samsung Foundry Forum pieno di annunci quello che si concluso ieri, con i dirigenti della società che hanno illustrato la roadmap di Samsung da qui al 2025, anno in cui inizierà la produzione di massa dei semiconduttori con nodo di processo a 2 nm con struttura Gate-All-Around (GAA).

Una roadmap abbastanza simile a quella di TSMC, anche se la società taiwanese non ha ancora annunciato con precisione la data di inizio della produzione di massa per il suo nodo di processo a 2 nm. Per quanto riguarda il nodo a 3 nm nelle sue varie versioni, entrambe le società inizieranno le consegne nel 2022.

I nuovi prodotti di Samsung Foundry alimenteranno il futuro dei Big Data, AI/ML e dei dispositivi intelligenti e connessi più avanzati.

All’insegna del motto “Adding One More Dimension”, il Dr. Siyoung Choi, Presidente e Head of Foundry Business di Samsung Electronics ha illustrato i piani per rafforzare la leadership di Samsung nel mercato delle fonderie, portando parte dell’attività al livello successivo: tecnologia di processo, operazioni di produzione e servizi di fonderia.

Aumenteremo la nostra capacità di produzione complessiva e guideremo le tecnologie più avanzate, con un ulteriore passo in avanti nel ridimensionamento del silicio, continuando l’innovazione tecnologica per ciascuna applicazione“, ha affermato il Dr. Siyoung Choi “Con l’ulteriore spinta alla digitalizzazione a causa della pandemia da COVID-19, i nostri clienti e partner scopriranno il potenziale illimitato dell’implementazione del silicio per fornire la tecnologia giusta al momento giusto“.

GAA è pronto per l’adozione da parte dei clienti: 3 nm MP nel 2022, 2 nm nel 2025

Con la sua maggiore potenza, prestazioni e capacità di progettazione flessibile, l’esclusiva tecnologia GAA di Samsung – denominata dalla società Multi-Bridge-Channel FET (MBCFET) – svolge un ruolo fondamentale nella migrazione dei processi. Il primo nodo di processo GAA a 3 nm di Samsung con l’architettura MBCFET consentirà una riduzione dell’area fino al 35%, prestazioni superiori del 30% o un consumo energetico inferiore del 50% rispetto al processo a 5 nm. Oltre ai miglioramenti di potenza, prestazioni e area (PPA), con il perfezionamento del processo, la resa logica del nodo 3 nm si sta avvicinando a quella del nodo a 4 nm, attualmente prodotto in volumi.

Samsung dovrebbe iniziare a produrre i primi semiconduttori basati sul nodo a 3 nm nella prima metà del 2022, mentre la seconda generazione dello stesso nodo è prevista nel 2023. La vera novità della roadmap riguarda il nodo di processo a 2 nm con MBCFET, attualmente in fase di sviluppo e che sarà disponibile per la produzione di massa nel 2025.

Dall’architettura FinFET a quella Gate-All-Around

Una delle tecnologie chiave nell’evoluzione verso nodi di processo sempre più piccoli, sono i transistor Gate-All-Around (GAA), nelle varie evoluzioni e nelle varie definizioni utilizzate dai costruttori.

Evoluzione dell’architettura dei transistor. (Immagine: Samsung

Quando le tecnologie di processo si sono spinte sotto i 28 nm, tutti i principali costruttori sono passati dai transistor planari a quelli FinFET. Questa architettura presenta migliori correnti di pilotaggio e minori dispersioni, una maggiore scalabilità e tempi di commutazione più rapidi. Con i FinFET – in continua evoluzione – la tecnologia di processo è arrivata sino ai nodi a 5nm, i più avanzati attualmente in uso.

Per il passo successivo l’attenzione si è spostata verso la tecnologia “Gate-All-Around”, che solleva il canale e consente alla larghezza del canale di ridimensionarsi secondo le necessità del transistor. I dispositivi GAAFET offrono vantaggi significativi quando si tratta del controllo delle prestazioni dei transistor, che possono essere ulteriormente migliorate con varie evoluzioni del controllo di canale mediante architetture a nanofili o nanofogli.

Ogni costruttore utilizza un nome differente, MBCFET nel caso di Samsung e RibbonFET per Intel.

Come annunciato ieri, questa è la tecnologia che Samsung utilizzerà per i suoi nodi di processi a 3 e 2 nm in arrivo nei prossimi anni.

Anche Intel utilizzerà l’architettura RibbonFET per il processo 20A che dovrebbe entrare in produzione entro la fine 2024.

Al contrario, TSMC ha annunciato di essere riuscita a spingere ulteriormente verso il baso l’architettura FinFET sulla quale si baserà la produzione a 3 nm che dovrebbe avviarsi tra pochi mesi e che viene attualmente utilizzata per il nodo a 5nm.

Per il nodo N3, TSMC utilizzerà una versione migliorata di FinFET per estrarre PPA aggiuntivo: fino al 50% di guadagno in termini di prestazioni, fino al 30% di riduzione della potenza e un aumento della densità 1,7x rispetto a N5.

Non è escluso che TSMC introduca a breve anche una versione GAAFET del suo nodo di processo N3, soprattutto in ottica futura.

FinFET per CIS, DDI, MCU: debutta la tecnologia di processo a 17 nm

Oltre ai processi più innovativi, Samsung Foundry continua a migliorare la sua tecnologia di processo FinFET per supportare prodotti speciali, competitivi dal punto di vista economico o specifici per l’applicazione. Un esempio riguarda il nuovo nodo di processo FinFET a 17 nm. Oltre ai vantaggi intrinseci offerti dall’architettura FinFET, il nodo di processo, che utilizza un’architettura 3D, offre prestazioni eccellenti ed elevata efficienza energetica. Rispetto al processo a 28 nm offre una riduzione dell’area fino al 43%, prestazioni superiori del 39% o un aumento del 49% dell’efficienza energetica.

Samsung sta anche aggiornando il ​​suo processo a 14 nm per supportare tensioni di 3,3 volt o MRAM embedded (eMRAM) per una maggiore velocità e densità di scrittura. Sarà un’ottima opzione per microcontrollori, IoT e dispositivi indossabili.

La piattaforma a radiofrequenza (RF) a 8 nm di Samsung dovrebbe espandere la leadership dell’azienda nel mercato dei semiconduttori 5G, sia nelle applicazioni sub-6GHz che mmWave.

Prossimi aggiornamenti sono previsti al SAFE Forum di Samsung Foundry che si terrà a novembre 2021.