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Samsung Semiconductor: GAA FET y EUV son la próxima generación de importantes avances en el campo de los semiconductores.

Recientemente, el Blog de Samsung Semiconductor publicó un artículo de Bob Antonel, presidente y analista jefe de TECHnalysis Research, en el que propone sus puntos de vista sobre la transición a una nueva estructura de transistores de puerta para todo uso. Al repensar y reconstruir el diseño básico de los transistores, Bob cree que la industria tecnológica puede esperar varias generaciones de mejoras en la tecnología de procesos que reducirán simultáneamente el tamaño de los semiconductores y los requisitos de energía y mejorarán el rendimiento de los semiconductores.

Todos los que prestan atención a la industria de los semiconductores saben que la velocidad de mejora del rendimiento de los chips ha comenzado a disminuir. Mientras tanto, las empresas de procesos discutieron algunos de los desafíos que enfrentan al reducir el tamaño de los chips fabricados. Si bien a menudo se asocian con el avance continuo de la Ley de Moore, los factores que afectan el rendimiento continúan aumentando a medida que se reducen los tamaños de los nodos del proceso de semiconductores.

Hace apenas unos meses, el negocio de fundición de Samsung Semiconductor anunció un nuevo avance importante en el diseño de transistores, llamado Gate All-Around (GAA), que se espera que mantenga los semiconductores de clase transistor en funcionamiento durante los próximos años. desarrollo. Fundamentalmente, GAA ofrece un replanteamiento y una nueva arquitectura del diseño básico del transistor, en el que el canal de silicio dentro del transistor está completamente rodeado por el material de la puerta, en lugar de estar cubierto por el material de la puerta como un triodo. Al igual que los diseños FinFET, este diseño permite una mayor densidad de transistores y un mayor potencial de escalado de canales.

Toda la industria tecnológica espera con ansias mejoras en la tecnología de semiconductores, que seguirán reduciendo el tamaño y la potencia de los semiconductores y mejorando su rendimiento. GAA, junto con la litografía ultravioleta extrema (EUV), se considera el próximo gran avance tecnológico en la fabricación de semiconductores, y proporciona un camino claro para que la industria de chips pase de 7 nm a 5 nm y a 3 nm.

Técnicamente hablando, debido a que la tecnología GAA FET reduce el voltaje, también proporciona métodos distintos al diseño FinFET para el negocio de fundición de semiconductores. A medida que los transistores continúan reduciéndose, la regulación del voltaje está demostrando ser uno de los desafíos más difíciles de superar, pero el nuevo enfoque de diseño adoptado por GAA reduce este problema. Una ventaja clave de los transistores GAA es que reducen el consumo de energía causado por el escalamiento de voltaje y mejoran el rendimiento. El calendario específico para estas mejoras puede no ser tan rápido como lo ha sido la industria en el pasado, pero al menos ahora la incertidumbre sobre si se producirán puede cambiar gradualmente. Para los fabricantes de chips y equipos, estos avances tecnológicos brindan una visión más clara del futuro de la fabricación de semiconductores y deberían darles la confianza para seguir adelante con planes de productos agresivos a largo plazo.

El momento de la GAA también es un factor fortuito en la industria tecnológica. Hasta hace poco, la mayor parte del progreso en la industria de los semiconductores se ha centrado en diseños SOC (sistema en chip) monolíticos o de un solo chip, que se basan en chips de silicio construidos en un tamaño de nodo de proceso único. Por supuesto, GAA aportará importantes beneficios para este tipo de semiconductores. Además, con el creciente impulso de los nuevos diseños de SOC “chiplet” que combinan varios componentes de chip más pequeños que se pueden construir en diferentes nodos de proceso, es fácil malinterpretar que las mejoras a nivel de transistores no aportarán el valor que aportan. De hecho, algunos podrían argumentar que a medida que los SOC individuales se descompongan en partes más pequeñas, disminuirá la necesidad de nodos de proceso de fabricación más pequeños. Sin embargo, la verdad es más compleja y matizada. Para que los diseños basados ​​en conjuntos de chips sean realmente exitosos, la industria necesita mejorar la tecnología de algunos componentes del chip y mejorar el empaque y las interconexiones para conectar estos componentes con todos los demás componentes del chip.

Es importante recordar que los componentes chiplet de última generación son cada vez más complejos. Estos nuevos diseños requieren densidades de transistores que puedan entregarse mediante la fabricación GAA de 3 mm. Por ejemplo, los aceleradores de IA específicos, así como las arquitecturas de CPU, GPU y FPGA cada vez más complejas, requieren toda la potencia de procesamiento que puedan reunir. Por lo tanto, si bien seguiremos viendo que algunos componentes semiconductores se detienen en la hoja de ruta del nodo de proceso y se estabilizan en procesos de mayor tamaño, la necesidad de un escalamiento continuo del proceso de componentes críticos sigue aumentando.

La dependencia de la industria tecnológica de las mejoras en el rendimiento de los semiconductores se ha vuelto tan importante que las posibles desaceleraciones en la tecnología de procesos han causado una preocupación considerable e incluso han tenido un impacto negativo en la comunidad tecnológica en su conjunto.

Si bien los avances logrados por la GAA ni siquiera abordan completamente los desafíos que enfrenta la industria, son suficientes para brindar el espacio de crecimiento que la industria necesita para seguir avanzando.

Según informes de businesskorea, la consultora OEM IBS anunció el 15 de mayo que Samsung Electronics está un año por delante de TSMC en tecnología GAA y dos o tres años por delante de Intel. La tecnología GAA es la próxima generación de tecnología de fabricación de semiconductores sin almacenamiento y se considera un gran avance en la industria de la fundición.

Se evalúa que Samsung esté por delante de TSMC, la empresa de fundición más grande del mundo, en tecnología FinFET. El proceso FinFET es actualmente el principal proceso de fabricación de semiconductores sin almacenamiento.

Esto significa que Samsung está por delante de sus competidores en tecnologías OEM actuales y de próxima generación.

Samsung anunció en el Samsung OEM Forum 2019 celebrado en Santa Clara, EE. UU., el 14 de mayo, hora local, que completará el desarrollo del proceso GAA el próximo año y comenzará la producción en masa en 2021.