Embora a Samsung Foundry tenha começado a produzir chips usando sua tecnologia de fabricação SF3E (também conhecida como 3nm gate-all-around) em junho passado, a empresa usa essa tecnologia apenas para chips selecionados e não se espera que seja amplamente usada. Enquanto isso, a empresa está trabalhando em seu nó de classe 3nm de segunda geração chamado SF3 (3GAP) e divulgará mais informações sobre ele no próximo 2023 Simpósio de Tecnologia e Circuitos VLSI em Quioto, Japão.
A tecnologia de fabricação Sf3 (classe 3nm) da Samsung (definida para ser apresentada na sessão T1-2) usará os transistores de efeito de campo Multi-Bridge-Channel (MBCFET) de segunda geração da empresa. Essa nova tecnologia de fabricação se baseia no dispositivo GAA de primeira geração (SF3E) que já está em produção em massa, incorporando otimização adicional.
A Samsung afirma que, em comparação com o SF4 (4LPP, classe de 4 nm, baixo consumo de energia), o SF3 oferece um desempenho 22% maior com a mesma potência e contagem de transistores, uma redução de energia de 34% com os mesmos clocks e complexidade e uma lógica de 0,79x redução de área. No entanto, a Samsung não compara seu SF3 com o SF3E, e não há nenhuma palavra sobre a SRAM e a escala do circuito analógico.
Um dos principais benefícios dos transistores GAA sobre os dispositivos FinFET é a corrente de fuga reduzida, pois seu portão é cercado pelo canal em todos os quatro lados. Além disso, a espessura do canal pode ser ajustada para melhorar o desempenho ou reduzir o consumo de energia.
A Samsung agora diz que a plataforma SF3 oferece maior flexibilidade de design habilitada por várias larguras de nanofolha (NS) do dispositivo MBCFET dentro do mesmo tipo de célula. Não está claro se isso significa que o SF3E original carece de um dos principais recursos dos transistores GAA, mas o fraseado da Samsung pelo menos sugere isso.
Uma imagem que a Samsung demonstra em seu documento descreve danos na parte superior da nanofolha durante o processo de portão de metal, portanto, podemos especular que um dos aspectos que a empresa abordará são os desafios de produção encontrados com seu nó de produção SF3E baseado em GAA.
Curiosamente, recentemente a empresa admitiu que seus processos de fabricação estão atrasados em relação aos da TSMC e levará pelo menos cinco anos para alcançá-los.
“Para ser honesto, a tecnologia de fundição da Samsung Electronics fica atrás da TSMC”, disse o Dr. Kye Hyun Kyung, chefe da Divisão de Soluções de Dispositivos Eletrônicos da Samsung, responsável pelas unidades de negócios de Memória, Sistema LSI e Fundição da empresa em uma palestra no Korea Advanced Institute of Science & Technology (KAIST), de acordo com Hankyung (através da @Tech_Reve). “Podemos superar o TSMC em cinco anos.”
O processador de fabricação mais avançado da Samsung Foundry para SoCs complexos para smartphones e outros aplicativos exigentes é o SF4 (4LPP, 4 nm, baixo consumo de energia). No entanto, a empresa reconhece que fica significativamente atrás do nó N3 (N3B) da TSMC, que é supostamente usado para fazer alguns dos SoCs sofisticados da Apple. A Samsung pretende fechar a lacuna com o N3 e N4P da TSMC com sua tecnologia SF4P (4LPP +) que deve estar pronta para produção ainda este ano, conforme esclarecimento de @Tech_Reve.
Com seu SF3 (3GAP), o nó baseado em MBCFET de 2ª geração, a Samsung Foundry pode ter melhores chances de competir contra o nó de ponta da TSMC em 2024. Além disso, a Samsung pretende oferecer seu SF4X (4HPC), uma fabricação de classe 4 nm tecnologia projetada para CPUs e GPUs de alto desempenho ao mesmo tempo. No entanto, a TSMC também deve apresentar sua tecnologia de fabricação N3P de aprimoramento de desempenho até então.
A Samsung está confiante de que a transição para transistores GAA em 2022 – 2023 foi uma jogada inteligente, pois permitirá que o fabricante de chips contratado resolva quaisquer problemas com a nova arquitetura antes de concorrentes como Intel e TSMC. Consequentemente, quando esses rivais começarem a produzir chips usando seus 20A, N2 (classe 2nm) em 2024-2025 e potencialmente enfrentarem desafios semelhantes aos quais a Samsung está enfrentando agora, a Samsung acredita que seu nó SF2 fornecerá um equilíbrio superior de potência, desempenho, transistor densidade, custos e rendimentos.