芯片纳米工艺之争：IBM之后，三星将量产2nm芯片！-先进光半导体

    今年五月，芯片设计行业，掀起了纳米工艺之战，三星首发3nm，IBM推出2nm设计，接着台积电突破1nm，而英特尔在7月将10nm工艺改名为Intel7，7nm改名为Intel4。当然这些都是“PPT”芯片，然而最近传出，三星将正式量产其2nm芯片，不过时间还要到2025年。

    在先进半导体工艺上，台积电目前是无可争议的老大，Q3季度占据全然53%的晶圆代工份额，三星位列第二，但份额只有台积电的1/3，所以三星押注了下一代工艺，包括3nm及未来的2nm工艺。根据三星的计划，3nm工艺会放弃FinFET晶体管技术，转向GAA环绕栅极，3nm工艺上分为两个版本，其中3GAE(低功耗版)将在2022年年初投入量产，3GAP(高性能版)则会在2023年年初批量生产。

    对比5nm，三星新的3nmGAA可以让面积缩小35％，同功耗下性能提高30％，同性能下功耗降低50％。

    再往后就是2nm工艺，三星高管日前再次表态2nm工艺会在2025年量产。

    不过具体的工艺指标还没公布，只知道还是GAA晶体管，跟3nm一样基于MBCFET（多桥沟道FET）技术，这是一种纳米片晶体管，可以垂直堆叠，而且兼容现在的CMOS工艺，共享设备与制造方法，降低了新技术的升级成本。

    三星的2nm工艺是一大进步，创新亮点不少，而且跟现在已有的2nm技术不同——此前IBM全球首发了2nm芯片，指甲盖大小的面积就可以集成500亿晶体管，相比7nm工艺提升了45%的性能或者减少75%的功耗，预计2024年量产。

    三星也参与了IBM的2nm技术，然而自己量产的2nm技术跟IBM的2nm并不一样，后者需要新的生产方法，三星还会依赖自家研发的2nm技术。

    前不久，IBM全球首发了一颗2nm工艺的芯片，与三星的3nm芯片一样，采用的是GAAFET晶体管技术。

    IBM的这颗芯片，晶体管密度达到了3.33MTr/mm²，也就是3.3亿个每平方毫米。这个密度相比于台积电、三星公布的3nm技术，先进了一大截。

    很多认为在这波竞赛中，似乎台积电落后了，毕竟三星3nm芯片首发了，IBM的2nm芯片也有了，台积电还没动静啊。

    台积电也在近日表示自己取得了1nm以下制程重大突破。

    台积电是与台大、美国麻省理工学院合作研究，发现了用二维材料结合「半金属铋（Bi）」能达极低电阻，接近量子极限。

    利用这种技术，有助实现半导体1nm以下制程挑战，因为它能够解决二维材料高电阻及低电流等问题。

    在个位数纳米级的芯片工艺之争中，三星作为既能设计又能代工生产的芯片巨头，其2nm工艺芯片不可小觑，不过在未来3年多时间内，台积电的1nm能否提前量产，再次胜出还是未知数。

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