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三星坚持自研芯片之路,但3nm芯片将在Galaxy S25系列搭载

在芯片自研上,三星也是积极的践行者,但Exynos 2100、2200两款旗舰芯片接连“翻车”后,其自研芯片之路似乎越走越窄。甚至三星也不得不在全球市场中推出仅搭载高通骁龙8系列移动平台的版本,以抵消自研芯片在性能体验上的差距。不过,三星仍然没有放弃自研芯片之路。

1月31日,据韩媒Joongang报道,三星正在开发新一代旗舰级Exynos芯片,预计采用第二代3nm GAA晶圆技术,或在Galaxy S25系列机型上首次搭载。而在Galaxy S22系列上,三星放弃了自研旗舰芯片的策略,全球市场都转向了高通骁龙8系移动平台。

这也意味着三星在旗舰型产品上仍然依赖于其他厂商,特别是高通的骁龙系列芯片,而该系列芯片又是三星芯片代工竞争对手台积电。

据悉,目前三星自研芯片设计已从原先的 LSI 部门更改为 Samsung MX 智能手机部门进行设计研发,将专为高端 Galaxy S系列智能手机设计处理器。从最新消息来看,三星并未停止开发旗舰层级的自研芯片,有望在两年后与高通、苹果正面竞争。

实际上,作为全球芯片代工巨头,三星在自研芯片上甚至比苹果、高通更有资源和技术禀赋,但奈何先进芯片工艺太“拉跨”。以3nm芯片技术为例,尽管三星率先宣布量产,但其名列前茅代3nm GAA晶圆技术也并不被人们看好,初期量产良率非常低,完全无法和台积电FinFET 3nm技术的70%-80%良率相比。

目前,三星也透露了第二代、甚至第三代的3nm技术进展,不仅GAA晶体管尺寸会更小,效率也会更高。其中,第二代3nm芯片(SF3)的晶体管将比名列前茅代3nm小20%,预计2024年推出。三星更是计划通过SF3P+工艺进一步提升3nm晶体管制造技术,并在2025年开始量产2nm芯片,2027年开始大规模生产1.4nm芯片。

此前还有外媒报道,三星选择与美国Silicon Frontline Technology公司合作,协助其提高3nm GAA工艺的良率,克服生产过程中遇到的诸多障碍,比如静电放电这种晶圆生产过程中产生缺陷的技术问题。在通过整合其合作伙伴使用的技术之后,三星也宣称在3nm GAA工艺上已经取得了积极的效果。

其实,从技术演进的角度,全环绕栅极晶体管是一种比FinFET更复杂的晶体管结构,它的栅极可从各个侧面接触沟道并实现进一步微缩,就静电学而言它被认为是一种“终极CMOS器件”,其阈值电压可以低至0.3V,3nm GAAFET较之3nm FinFET能以更低的待机功耗实现更好的开关效果。特别是进入2nm时代之后,GAAFET将成为晶体管缩微化技术的优选。

不过,虽然GAA FET取代FinFET已成业内共识,但现阶段影响其量产普及的因素还有不少,其中最关键的就是更复杂的制造流程,良品率和成本难以控制。

在晶圆的生产过程中,蚀刻垂直侧壁上的器件非常困难,需要引入更新的半导体材料,使用EUV进行多次蚀刻,还需解决可能出现的隐藏缺陷,比如纳米片之间的残留物、纳米片的损坏或纳米片本身相邻的源→漏极区的选择性损坏、沟道释放需要单独控制片材高度、拐角侵蚀和沟道弯曲等。

这也是即使三星选择了3nm GAA FET工艺,但其良率仍远低于台积电3nm FinFET工艺良率的主要原因,其背后还有材料、工艺细节等差距。

如果按照韩媒的报道,三星自研芯片可能将在2025年推出的Galaxy S25系列机型上搭载,并且将会采用三星第二代3nm GAA制程工艺,那么其3nm芯片工艺良率必会提升无疑,但似乎也明示了其3nm芯片工艺与台积电的商用代差。

文章来自:https://www.eet-china.com/