今年7月25日，三星電子在韓國(guó)京道華城公園V1生產(chǎn)線(EUV專用)使用新一代圍繞圍欄的圍欄(GateAllAround，GAA)晶體管制節(jié)點(diǎn)3nm芯片晶圓OEM產(chǎn)品出廠儀式舉行。不到4個(gè)月，韓國(guó)媒體網(wǎng)站透露，三星3nm制程的產(chǎn)量非常低，不到20%。目前，5nm和4nm節(jié)點(diǎn)的產(chǎn)量問題還沒有得到改善。
事實(shí)上，自2000年初以來，三星電子一直在研究GAA晶體管的結(jié)構(gòu)。自2017年以來，它已正式應(yīng)用于3納米技術(shù)，并于今年6月宣布啟動(dòng)使用GAA技術(shù)的3納米技術(shù)的大規(guī)模生產(chǎn)。它是世界上第一家使用GAA晶體管結(jié)構(gòu)進(jìn)行晶圓制造的OEM。據(jù)報(bào)道，中國(guó)一家礦山機(jī)械芯片公司PanSemi警察半導(dǎo)體）是三星電子的第一個(gè)客戶，也可能是其唯一的客戶【無線晶圓測(cè)溫系統(tǒng)】
據(jù)報(bào)道，為了解決產(chǎn)量問題，三星電子找到了美國(guó)的Siliconfrontlinetechnology，向該公司尋求幫助。據(jù)說目前的進(jìn)展還不錯(cuò)。
那么，三星電子在GAA上花了20多年的時(shí)間，為什么產(chǎn)量問題沒有得到解決呢？問題在哪里？讓我們從芯片最基本模塊晶體管結(jié)構(gòu)的發(fā)展開始，然后看看有什么反應(yīng)。
晶體管結(jié)構(gòu)的發(fā)展歷史
半導(dǎo)體芯片其實(shí)是很多晶體管(Transistor)晶體管實(shí)際上是一個(gè)小開關(guān)。晶體管代表0或1，即所謂的位元。在20nm以上的工藝中，使用的晶體管被稱為金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)管(MOSFET:MetaOxideSemiconductorFET):20nm~3nm，采用式場(chǎng)效應(yīng)晶體管3nm以下，選用全圍繞格柵極場(chǎng)效應(yīng)晶體管(GAAFET:GateAllAroundFieldEffectTransistor)。
為什么會(huì)這樣演變？根本原因是晶體管的工作原理。在晶體管內(nèi)部，科學(xué)家們定義了網(wǎng)格的長(zhǎng)度(GateLength)這個(gè)概念是電子流通的方向，短邊是所謂的工藝【無線晶圓測(cè)溫系統(tǒng)】
原理是在金屬柵極上增加一個(gè)電壓，以調(diào)節(jié)電子的導(dǎo)通和關(guān)閉。電子可以導(dǎo)通過去，代表1，如果關(guān)閉，則代表0。該開關(guān)由柵極施加的電壓控制，但電場(chǎng)主要影響接觸面。如果柵極的長(zhǎng)度越來越小，粉紅色的接觸面就會(huì)越來越小。當(dāng)它小到一個(gè)水平時(shí)，當(dāng)你想注意電子時(shí)，它就不會(huì)關(guān)閉。如果你不能鎖定電子，你就會(huì)偷偷溜過去。因此，先進(jìn)工藝中的漏電流會(huì)變大。
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