GAA接棒FinFET,给摩尔定律续命
台积电(TSMC)和三星电子从7nm工艺开始就建立了两强格局,但竞争不止于此,三星电子和TSMC宣布将分别从3nm和2nm开始引入环绕式栅极技术(gate-all-around,简称 GAA)。GAA是FinFET技术的演进,可以有效抑制短沟道效应。
FinFET工艺全称Fin Field-Effect Transistor,中文名叫鳍式场效应晶体管,其晶体管的形状与鱼鳍相似。依托FinEFT技术,芯片工艺已经发展到了7nm、5nm甚至是3nm,开始遇到了瓶颈。FinFET本身的尺寸已经缩小至极限,无论是鳍片距离、短沟道效应、还是漏电和材料都已触及极限,这使得晶体管制造变得难度加大,甚至物理结构都无法完成。
Planar和FinFET晶体管结构示意图
来源:洛图科技(RUNTO)整理
一般公认,FinFET的极限就是3nm,之后要用GAA逻辑去量产2nm。
三星电子在技术方面处于领先地位,引入GAA后,芯片面积减少35%以上,耗电量减少50%,处理速度提高30%。7月初,在韩国京畿道高阳市举行的“纳米韩国”活动中,三星公开了GAA工艺的3nm芯片,预计到2022年量产。继GAA之后,还公开了有望接棒GAA技术的MBC(Multi Bridge Channel)工艺。
洛图科技(RUNTO)分析师认为,在芯片代工市场,TSMC和三星电子不满足现状,不仅是在纳米尺寸上,同时在GAA技术上掀起了双线竞争。其他代工厂将面临更大的技术代差和压力。
华为可能重组半导体生态系统
华为是三星电子、英特尔、TSMC等的主要客户。美国的“华为制裁”效果正在显现。美国商务部今年5月向华为公布了出口限制修订案,该制度从同月15日开始实施,宽限120天,即于今年9月正式施行,之后,利用美国软件和技术出口产品时必须得到官方正式许可。
“华为制裁”有可能对代工市场进行重组。TSMC与美国关系密切,TSMC的创始人兼前总裁张忠谋曾在美国德州仪器公司(TI)工作20年,TSMC的主要客户是高通、苹果等美国公司。TSMC从华为腾出的产能自然而然地流向苹果、高通等公司。苹果,高通在芯片设计上和三星电子存在竞争关系。
8月7日,华为表示其领先的麒麟系列芯片将在9月15日后无法再制造。但是,得益于前期向台积电的下单备货,华为预计将在9月推出华为高端旗舰MATE 40系列产品,该系列产品搭载的华为海思麒麟9000系列高端芯片组将成为绝唱。
华为海思受到冲击的同时,台湾半导体设计企业MTK则从中受益。虽然MTK的性能不如高通、三星电子等,但正在快速提升。如果再加上华为,就能形成规模效应,其与同样是台湾企业的TSMC的交易不存在问题。未经证实的消息显示,华为已经向联发科采购超过1.2亿颗的芯片, 其中,既有4G也有5G,可用来替代华为海思芯片组。以此判断,MTK今年第三季度的销售额与去年同期相比有望增长20%以上。
人才成为核心资源被抢夺8月4日,中国国务院发布了“半导体发展政策”,其中重要一条是将致力于培养产业人才。7月31日,中国国务院学位委员会已投票通过集成电路专业将作为一级学科,并从电子科学与技术一级学科中独立出来。洛图科技(RUNTO)认为,半导体是一个门槛高见效慢的行业,长期以来,半导体始终是二级学科,大大约束了资源投入和人才发展,相关人才纷纷流失,进而造成半导体产业的被动,直至被美国“卡脖子”。
据日媒报道,泉芯集成电路制造(济南)(QXIC)和武汉弘芯半导体(HSMC)这两家半导体厂商近期各自挖来50多位前台积电员工,包括工程和主管层级来协助发展14nm和12nm工艺,薪酬待遇最好的翻至两倍到两倍半。
由此可见,全球半导体行业已经掀起了政策、技术、产能、资金、人才全方位的竞争大幕。