三星电子表示将按照时程在2022下半领先全球推出商用环绕式栅极(GAA)芯片工艺，此技术号称可在5纳米节点提供超越现有FinFET工艺的晶体管密度...
三星电子(Samsung Electronics)表示，该公司可按照时程在2022下半领先全球推出商用环绕式栅极(gate-all-around，GAA)芯片工艺；此新一代技术号称可在目前台积电(TSMC)占据市场主导地位的5纳米节点，提供超越现有FinFET工艺的晶体管密度。
“我们将完成第一代GAA工艺3GAE的验证，预计2022年第一季量产；”三星晶圆代工业务部门(Foundry Market Strategy Team)负责人Moonsoo Kang在日前最新一季的财报发布会上表示：“我们将按照时程继续研发第二代GAA工艺3GAP。”
3GAE与3GAP是三星开发中第一代与二代GAA工艺的代号。GAA晶体管架构是以栅极360度环绕半导体组件信道，可持续实现工艺微缩；GAA与FinFET技术皆可实现3D结构芯片，相较于较旧的平面工艺，能大幅提升晶体管密度。
台积电将按照时程在2022下半年推出3纳米芯片工艺，仍采用FinFET技术──这是比较“安全”的选择，因为现有EDA工具以及IP都与FinFET兼容。而三星在2021年在GAA技术投入规模创纪录的资金，以取得超越对手台积电的优势。晶圆代工业务在过去几十年的成长表现都优于整体半导体产业。
2021年三星的资本支出金额规模为48.2兆韩元(398亿美元)，其中在半导体业务与平面显示器业务分别投资43.6兆韩元以及2.6兆韩元。总计三星2021年芯片业务资本支出约360亿美元，超越台积电同年度的资本支出300亿美元。
产品涵盖芯片到手机的三星电子未分列其晶圆代工业务与内存产品业务的资本支出，该公司也未提供2022年资本支出的预估金额。专注晶圆代工业务的台积电则是于稍早前表示，该公司2022年度资本支出预计达440亿美元。台积电与三星都向ASML采购极紫外光(EUV)微影机台，将之视为在先进工艺节点取得竞争力的关键；两家公司都表示，高性能运算(HPC)以及5G相关应用是驱动市场需求的主力。
三星晶圆代工业务在2021年的投资聚焦于5纳米工艺技术，是在韩国平泽市(Pyeongtaek)的晶圆厂以EUV设备生产。“虽然我们2021年未实现盈余，但相信未来将有显着的成长；”三星投资者关系发言人Ben Suh表示：“仅敢如此，整体供应量的增加仍带来了创新高纪录营收，季获利略为下降的原因是与先进工艺的成本提升相关。”
Suh指出，尽管有与持续性供应链问题以及疫情相关的不确定性，三星的目标是提高先进节点内存芯片的销售量，以支持服务器与PC应用领域的需求复苏。该公司预期，拜先进工艺节点产量提升之赐，其晶圆代工业绩表现今年将超越半导体产业的成长。
台积电也在不久前表示，该公司预期业绩表现将超越整体产业成长，销售额可望有超越20%的增加。市场研究机构IC Insights预测，全球芯片市场在2020年成长13%，以及2021年成长26%之后，2022年成长速度将趋缓来到11%；以该预测为基础，全球芯片销售额将继2021年的5,098亿美元之后，在2022年达到创纪录的5,651亿美元。
不过三星目前的5纳米工艺量产技术仍遭遇良率问题，该公司在财报发布会上对产业分析师表示，维持初始稳定良率的挑战已经增加；但尽管先进工艺节点的量产延迟程度比预期严重，三星仍期望将逐渐稳定。
三星目前首度为AMD生产4纳米节点GPU，后者的主要晶圆代工来源是台积电。而这只是三星与台积电这两大晶圆代工厂抢客户大战的案例之一；根据瑞士信贷(Credit Suisse)的最新一篇报告，Nvidia也正准备把原本采用三星8纳米工艺的GPU升级，转向采用台积电的五纳米节点。
本文同步刊登于《电子工程专辑》台湾版杂志2022年3月刊
编译：Judith Cheng
(参考原文：Samsung Readies Gate-All-Around Ramp，By Alan Patterson)
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