2nm芯片研发取得重大突破！台积电迈向GAA，三星和Intel慌了吗？

2020-07-24 00:00:00 技术三星华为积电制程

编辑：梦佳、舒婷

尽管5nm刚实现量产不久，台积电和三星就开始瞄准更先进的制程。

据报道，台积电在2nm研发有重大突破，将切入环绕式栅极技术 (gate-all-around，简称 GAA)技术。

台积电在先进制程方面可谓是一骑绝尘。前几天刚刚宣布其3nm制程预计2021年风险量产，2022年下半年量产。近日又传出2nm研发的重大突破！

报道还总结了台积电近年来整个先进制程的布局。业界估计，台积电2nm将在2023至2024推出。

GAA技术给摩尔定律续命，胡正明团队的FinFET到瓶颈了？

报道中的另外一个重点是，此番台积电将切入GAA技术，而在此前之前还宣布台积电在3nm节点将继续使用FinFET工艺。

FinFET工艺全称Fin Field-Effect Transistor，中文名叫鳍式场效应晶体管。FinFET命名根据晶体管的形状与鱼鳍的相似性。

随着技术的不断演进，工艺节点制程也在不断突破极限。

在现在广泛使用的FinEFT技术提出之前，根据摩尔定律，芯片的工艺节点制程的极限是35nm。

提到FinEFT技术，就不得不提到一个人，那就加州大学伯克利分校的胡正明教授，他可是被称作是拯救了摩尔定律的男人。

FinEFT工艺由胡正明团队率先提出并研发成功，当时预测该晶体管器件能够使工艺节点继续发展到20nm以下，这一预测在今天已经得到了验证。

胡正明

在2011年初，英特尔推出了商业化的FinFEt，他们在22nm的第三代酷睿处理器上次使用FinFET工艺。台积电等主要半导体代工企业也已经开始陆续推出自己的 FinFEt。从2012年起， FinFet已经开始向20mm节点和14nm节点推进。

并且，依托FinEFT技术，芯片工艺节点制程已经发展到7nm，5nm甚至是3nm，也遇到了瓶颈。FinFET 本身的尺寸已经缩小至极限后，无论是鳍片距离、短沟道效应、还是漏电和材料极限也使得晶体管制造变得岌岌可危，甚至物理结构都无法完成。

于是比FinEFT提出要早上10年的GAA又重新进入了人们的视野。

FinFET工艺实质上就是在原有的平面上晶体管架构基础上增加了一个栅极，这样可以让尺寸很小的晶体管减少漏电。因为大部分的漏电是来自于沟道下方的流通区域，也就是短沟道效应。

全环绕栅(gate-all-around)是FinFET技术的演进，可以用来抑制短沟道效应的技术。

事实上，GAA也只是一个技术代称，台积电的GAA逻辑制程跟三星电子GAA肯定有所不同，台积电此举大概是告诉大家，FinFET的极限就是3nm了，之后要用GAA概念去量产2nm。

2nm市场，台积电三星「剑拔弩张」，Intel「笑看风云」

台积电和三星电子的技术转变其实是给GAA正名：GAA确实是之后芯片的发展趋势。

台积电和三星在芯片制程上的方向是类似的。三星前段时间率先宣布在3nm导入GAA技术，并「大放厥词」：2030年要超过台积电，取得全球逻辑芯片代工龙头地位。这也算是为两家企业2-3nm制程的市场之战吹响了号角。

台积电宣布在2nm制程中引入GAA也算是对三星「宣战」的回应。除了和三星的「明争暗斗」，此次2nm研发决策还和台积电的经营状况有关。

台积电的营收成绩逐步走高。尽管华为订单「悬而未决」，但根据台积电官网7月10日消息，台积电6月净收入约为287.5亿人民币（1208.8亿新台币），较2019年6月增长了40.8%。这也是自1999年以来，台积电月度营收超过1200亿新台币，创下历史新高。

台积电近三年都拿出了营收费用的8%-9%来用于研发。营收的增多，也意味着研发费用的增多。因此，营收上涨也代表台积电在技术革新方面「烧钱」更猛了。

尽管台积电和三星在2nm-3nm市场「剑拔弩张」，但是Intel却毫不在乎——Intel的发展理念和这两位还是有很多不同。

比起冲击新的制程，Intel依然坚守14nm。知乎用户@Castor 就表扬Intel对14nm的「专情」。

Intel在14nm优化的道路上可谓是越走越长，至今已经六年有余。常有网友调侃说Intel的终极目标是14nm++++++。当然也有不少Intel的拥护者，知乎用户@天青色水玉就这样夸赞Intel：

Intel在制程上并不是没有做出努力。其实Intel现在也有10nm的产品，但是主流还是14nm，主要是10nm的步子迈大了，整体质量都没有起来。

另一方面，Intel的先进制程是给自家CPU用的，因此量产和代工量这方面，相较台积电，考虑的少一些。Intel是是强调频率的，10nm成本高且跑高频方面比不过自家成熟的14nm++，所以14nm只能继续挑大梁了。

2nm风云后的芯片市场：几家欢喜几家愁

说到台积电不得不提华为。据悉，台积电将从9月15日开始对华为断供。

断供如果是打击，那么2nm芯片制程工艺让华为芯片雪上加霜。如果没有了先进制程工艺的加持，「麒麟」的性能将寸步难行，很难再与高通「骁龙」，三星「猎户座」等竞品相提并论。手机游戏与软件的发展对手机性能的要求逐步提高，如果华为不关注芯片制程和性能，那么未来发展将会受到局限。

除了华为，中芯国际的压力也陡然增大。中芯国际今年实现了14nm 的量产，与目前已经实现量产的5nm工艺还有三个代差。尽管中芯国际被「寄予厚望」，但能否不负众望还未可知。

知乎用户@超级吐槽段子手就这样说道：

AMD作为台积电的客户当然是开心的，台积电的制程进步很大概率上意味着它能够为AMD提供更好的产品。三星和台积电的竞争现今也是良性的，两者你追我赶的架势其实也促进了技术的发展。Intel素来对芯片制程的进步态度暧昧，对此可能并没有什么波澜。

当然对于是否有必要做2nm的讨论颇多，毕竟Intel就是一个很好的例子。知乎网友@少年珂神酷就指出，现今的体验已经很好了，这种制程进步不一定必要。

制程的进步是否重要还是取决于性能。从现在的角度来看，如果GAA技术的方向是对的，那么我们有理由相信，未来，三星和台积电将在2-3nm制程给我们带来更多的惊喜。

参考链接：https://www.zhihu.com/question/406643900

相关文章