三星公布新芯片工艺节点:2nm工艺SF2Z将于2027年大规模生产

  当地时间 6 月 12 日,三星电子在加州圣何塞的设备解决方案美国总部举办三星晶圆代工论坛(Samsung Foundry Forum, SFF),公布了其最新代工技术路线图和成果。

  第一财经记者获悉,三星公布了两个新工艺节点,包括 SF2Z 和 SF4U。其中,SF2Z 是 2nm 工艺,采用背面电源输送网络(BSPDN)技术,计划在 2027 年大规模生产。SF4U 则是 4nm 工艺变体,通过结合光学缩放技术改进功率、性能和面积(PPA),该工艺计划于 2025 年量产。此外,三星重申,公司对 SF1.4(1.4nm)的准备工作进展顺利,正在按计划达成性能和量产目标,预计该工艺将于 2027 年量产。

  其中,SF2Z 的 BSPDN 技术将电源轨置于晶圆背面,以消除与电源线和信号线有关的互联瓶颈。据三星介绍,与第一代 2nm 技术相比,这种做法提高了 PPA 并显著降低了电压降(IR drop),提高了高性能计算(HPC)的性能。

  第一财经记者获悉,三星在 SFF 上还介绍了采用 2nm GAA 工艺的多个 SF2 版本,其中,SF2X、SF2Z 可面向高性能计算、人工智能应用,SF2A 可面向汽车应用。

  三星称,公司正致力于超越摩尔定律,通过材料和结构创新塑造 1.4nm 以下的工艺技术。

  技术路线上,三星重点介绍了全环绕栅极(GAA)工艺技术的进展。三星的 GAA 工艺已进入量产的第三年,从产量和性能看,该工艺表现出一定的成熟度。基于 GAA 技术演进,三星计划在今年下半年量产第二代 3nm 工艺(SF3),并计划在即将推出的 2nm 工艺上采用 GAA。三星表示,2022 年以来,其 GAA 产量稳步增长,GAA 产量有望在未来几年大幅增长。

  三星强调了 GAA 技术的成熟度,表示 GAA 工艺的进步正在满足芯片的功率和性能需求,这是满足 AI 需求的关键技术。三星电子相关负责人表示,满足 AI 需求的关键在于提供高性能、低功耗的半导体,除了已证明适用于 AI 芯片的 GAA 工艺,三星还计划引入集成的 CPO(光电共封装),用于高速、低功耗的数据处理。

  三星还发布了 AI Solution 人工智能平台,针对特定客户的 AI 需求提供高性能、低功耗、高带宽解决方案,并计划在 2027 年推出集成 CPO 的一站式 AI 解决方案。

  此外,三星还透露,在过去一年中,三星代工的 AI 销售额增长了 80%。

  随着 AI 需求增长及芯片制程要求提高,晶圆制造厂正在加码先进工艺迭代。三星 5nm 工艺此前曾遭遇挫折,因良率不及预期一度影响客户出货。2022 年,三星电子 3nm 工艺开始初步生产。GAA 被认为是在更先进工艺制程中替代 FinFET(鳍式场效应晶体管)的技术。

  作为三星的竞争对手,台积电计划在 2025 年生产 2nm 制程芯片。英特尔 2021 年则提出“四年五个节点”计划,即四年内完成 Intel 7、Intel 4、Intel 3、Intel 20A、Intel 18A(可对应 7nm~1.8nm 工艺)五个节点,于 2025 年重获制程领先性。

  据集邦咨询报告,2024 年第一季度,台积电是全球营收最高的晶圆代工厂,三星、中芯国际营收分别名列第二、第三,三者市占率分别为 61.7%、11%、5.7%。与上一个季度相比,台积电市场份额增长了 0.5 个百分点,三星下降了 0.3 个百分点。