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06-18
摘要：在先进半导体技术的竞争中，只有台积电和三星处于领先地位。
根据三星最近公布的工艺演进路线，为什么该公司在今年的7nm上率先采用EUV工艺呢？ 7nm之后，三星的工艺研发将走向何方？文/乐传基微网讯：由于联华电子和格罗方德相继退出半导体先进工艺竞争，目前只剩下台积电、三星和英特尔还有能力竞争。
就目前进展来看，台积电宣布的7nm芯片超过50款正在流片，可以说是遥遥领先。
英特尔还在 10nm 上苦苦挣扎。
近年来，三星逐渐将代工业务作为重点发展重点，誓言要成为“最值得信赖的代工商”，一度扬言要占领25%的代工市场。
今年，它在美国、中国、日本等地举办了多次会议。
三星晶圆代工论坛（SFF）也公布了7nm之后的最新工艺路线图，表明了与台积电拼到底的决心。
按照三星的计划，7nm FinFET EUV工艺将于今年晚些时候推出，8nm LPU工艺也将开始风险试产； 7nm的优化版本，即5/4nm FinFET EUV工艺，将于2020年推出，也将针对RF射频、eMRAM等芯片。
18nm FD-SoI工艺开始风险试产； 2017年推出3nm EUV工艺，晶体管架构从FinFET转向GAA（Gate-All-Around）。
三星将GAA视为7nm节点之后取代FinFET晶体管的新一代候选技术。
由于台积电要到第二代7nm工艺N7+才会采用EUV工艺，因此三星被认为是第一个量产EUV工艺的。
激进的三星将在7nm工艺中直接采用EUV，未来的5/4/3nm节点也将全面采用EUV技术。
据悉，三星已在韩国华城的S3生产线上部署了ASML的NXEEUV光刻机。
这条生产线是由原来的10nm工艺改造而来，EUV产能据说已经达到了量产的标准。
此外，三星还将建设一条专用于EUV工艺的新生产线，并计划全面建成后于今年年底实现EUV的量产。
三星代工业务首席工程师Yongjoo Jeon在今年5月的一次论坛上表示，三星将使用内部开发的EUV掩模检测工具，这是一个重要优势，因为尚未开发出类似的商业工具。
此外，三星还在开发EUV光刻光刻胶，预计将在今年晚些时候实现量产所需的目标良率。
三星为何如此坚定地在其首款 7nm 工艺中积极采用 EUV 技术？他表示，采用EUV是考虑很多因素的结果，包括EUV设备的准备情况、成本、多次曝光复杂度、保真度和节距缩放等。
至少对于三星自家的7nm来说，（栅极）节距可以是在单次曝光中进行控制，这使得整个光刻过程能够减少与曝光相关的大部分设计复杂性，例如一些铸造厂的着色步骤。
一个非常困难的过程。
此外，传统多重曝光的众多限制之一是图案保真度，您看到的往往不是您得到的。
据三星称，与 ArF 多重曝光相比，通过使用 EUV，图案保真度提高了 70%。
在版图设计方面，EUV可以简化布线，在某些情况下甚至可以减少过孔，大大降低设计复杂度。
当然，EUV带来的好处远不止这些。
三星表示，在存储应用中，与基于ArF的多重曝光设计相比，使用单次曝光2D EUV可将布局面积减少高达50%。
为此，三星已将最高密度 SRAM 位单元尺寸减小至 0.μm2。
半导体行业为EUV投入了相当大的研发成本，因此急于收回投资也是可以理解的。
尽管目前尚不清楚EUV是否100%准备就绪，但三星已经迈出了量产的第一步。
问题是，如果技术和产能具备了，客户会是谁？目前，台积电已经拿下了大部分7nm订单。
7nm客户已经很少了。
三星还剩下什么？ 7nm之后，三星押注GAAGAA（栅极周围）。
与目前的FinFET三栅极设计相比，它将重新设计晶体管底层结构，克服当前技术的物理和性能限制，增强栅极控制，大幅提升性能。
三星和其他公司自 2000 年代初以来一直在开发 GAA 技术。
GAA 晶体管是场效应晶体管 (FET)，其栅极位于沟道的所有四个侧面，用于克服 FinFET 的物理缩放和性能限制，包括电源电压。
IMEC还认为，GAA晶体管将是未来最有可能突破7nm以下FinFET工艺的候选技术。
据三星介绍，自2007年起，三星专有的GAA技术被称为多通道FET（MBCFET）。
MCBFET 使用纳米片器件来增强栅极控制并显着提高晶体管的性能。
图片AnandTech 业内人士认为，三星所说的MBCFET实际上属于水平沟道环绕栅极技术（Horizo??ntal gateway-all-around，有些文献中也称为Lateral gateway-all-around，以下简称水平GAA）。
门环绕是 GAA 的一种）。
虽然没有公开宣布，但其他芯片厂商其实也在朝同一方向努力，计划推出的时间点也类似。
每个人都使用水平GAA，但鳍片形状各不相同。
三星使用纳米板形状的鳍片，而一些制造商更喜欢具有圆形纳米线形状横截面的鳍片。
这些都是水平GAA，其他变体还包括六角形鳍片、纳米环鳍片等。
关于三星的GAA或MCBFET技术何时投入生产，该公司之前的计划是在2020年开始在3nm节点进行量产，但Gartner 代工研究副总裁 Samuel Wang 预测，三星将在 2020 年左右正式量产 GAA 晶体管。
但看起来进展速度比预期要快。
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