環繞閘極(GAA)電晶體:FinFET 之後,三星、Intel、台積電的共同下一步

什麼是 GAA/奈米片電晶體?其核心結構特徵如何定義?

GAA(環繞閘極)電晶體的核心特徵是閘極包覆電流通道的全部四個面CITE:E1。三星半導體(Samsung Semiconductor)指出,在3奈米及更小的製程節點所採用的GAA結構電晶體中,閘極包覆電流流經之通道的全部四個面CITE:E1。比利時研究機構imec也說明,在奈米片(nanosheet)架構下,導電通道被high-k/金屬閘極完全包覆CITE:E4。

GAA 為何代表 FinFET 之後的下一代電晶體架構?

Intel表示RibbonFET是該公司自2011年開創FinFET以來首個全新電晶體架構CITE:E5。Intel於2021年7月26日宣布,RibbonFET是該公司環繞閘極電晶體的實作方案,也是自2011年開創FinFET架構之後,首度推出的全新電晶體架構CITE:E5。

三星與 Intel 等業界廠商的 GAA 實現方案有何差異?

三星採用通道較寬的奈米片方案,主張可帶來更高效能與能源效率CITE:E3。三星半導體指出,其專有技術採用通道更寬的奈米片,相較於使用較窄通道奈米線(nanowire)的GAA技術,可帶來更高效能與更佳能源效率CITE:E3。Intel的方案則稱為RibbonFET,是該公司環繞閘極電晶體的實作,也是自2011年開創FinFET架構以來首個全新電晶體架構CITE:E5。

採用 GAA 的三星 3 奈米製程帶來多少性能與功耗改善?

三星第一代3奈米GAA製程相較5奈米製程可降低功耗最多45%CITE:E2。

三星半導體表示,相較於5奈米製程,其第一代3奈米製程可將功耗降低最多45%、效能提升23%、晶片面積縮小16%CITE:E2。

當前 GAA 技術的量產進展如何?

台積電2奈米(N2)技術已於2025年第四季如期進入量產CITE:E6。台積電(TSMC)表示,其2奈米(N2)技術已於2025年第四季如期進入量產CITE:E6。

這代表什麼

三星以奈米片方案訴求比窄通道奈米線更高的效能與能源效率,Intel的RibbonFET是自2011年FinFET以來首個新架構,台積電N2則已於2025年第四季量產,顯示閘極包覆通道四面的GAA設計,已成為三星、Intel、台積電跨越FinFET微縮極限後的共同路徑,即使各自在通道幾何(奈米片與RibbonFET)上採取不同實作CITE:E1CITE:E3CITE:E5CITE:E6。