Vizepräsident von Samsung Electronics hebt die Grenzen der Prozessminiaturisierung hervor und plädiert für innovative Lösungen, die über 10-15 % Verbesserungen hinausgehen

Samsungs Einführung der 2-nm-Gate-All-Around-Technologie (GAA) markiert einen vielversprechenden Sprung in der Halbleiterfertigung. Obwohl die mit diesem Prozess verbundenen Fortschritte bemerkenswert sind, warnt Shin Jong-shin, Vizepräsident der Samsung Foundry, davor, dass eine bloße Verkleinerung der Technologieknoten zu sinkenden Erträgen führt. Er plädiert daher für die Erforschung alternativer Ansätze, insbesondere der Methode der Design and Process Integration Optimization (DTCO), die darauf abzielt, Modifikationen zu finden, die die Effizienz dieser fortschrittlichen Knoten steigern.

Verbesserungen beim Strukturübergang: Von FinFET zu GAA

Im Rahmen des achten Workshops zum Austausch zwischen Halbleiterindustrie, Wissenschaft und Forschung in Seoul erläuterte Shin Jong-shin die zunehmende Fokussierung der Branche auf DTCO. Sowohl Samsung als auch sein Konkurrent TSMC haben spezialisierte Teams eingerichtet, um gleichzeitig Verbesserungen bei Design und Verarbeitungstechniken zu erzielen.

„Die Prozessminiaturisierung allein kann derzeit nur zu Verbesserungen von 10–15 % führen. Da die Prozessleistungsverbesserung an ihre Grenzen stößt, achtet die Branche auf DTCO. Bei 7 nm sind etwa 10 % der Gesamtleistungsverbesserung auf DTCO zurückzuführen. Wir erwarten, dass dieser Anteil bei 3 nm und darunter 50 % erreichen wird. Sowohl Samsung als auch TSMC verfügen über eigene DTCO-Teams und streben gleichzeitig Design- und Prozessverbesserungen an.“

Laut Erkenntnissen von The Elec ermöglicht DTCO Ingenieuren, bestehende Prozessbeschränkungen zu überdenken und Designänderungen an die Wünsche von Kunden wie Tesla anzupassen. Samsungs Umstellung von FinFET- auf GAA-Strukturen begann mit der 3-nm-Technologie; die anfänglichen Erträge waren jedoch unterdurchschnittlich. Erste Ergebnisse des 2-nm-Knotens zeigen hingegen ermutigendes Potenzial.

Beim Übergang von N-Knoten zu M-Knoten beträgt die Leistungssteigerung etwa 15 %, und auch die Flächenreduzierung beträgt etwa 15 %.Anders als im Bereich der künstlichen Intelligenz (KI), wo sich die Leistung alle paar Monate verdoppelt, ist in der Halbleiterverarbeitung selbst ein Unterschied von 1–2 % sehr wichtig. Ein Leistungsunterschied von 1–2 % kann zum Kriterium für die Prozessauswahl werden.

Auf der Suche nach weiteren Innovationen nutzt Samsung zudem künstliche Intelligenz, um automatisch neue Zellkonfigurationen zu generieren, die einen geringeren Flächenbedarf und eine verbesserte Energieeffizienz ermöglichen. Die Erkenntnisse von Samsung dürften den Anwendungsbereich von DTCO auf die System-Prozess-Kooptimierung (SPCO) und die System-Design-Prozess-Kooptimierung (SDTCO) erweitern und so die allgemeine Prozessverfeinerung weiter verbessern.

Berichten zufolge hat Samsung das grundlegende Design seiner zweiten Generation der 2-nm-GAA-Technologie erfolgreich fertiggestellt und plant, die dritte Iteration, genannt SF2P+, innerhalb der nächsten zwei Jahre auf den Markt zu bringen. Dieser strategische Schwerpunkt auf der Weiterentwicklung des 2-nm-GAA-Prozesses könnte die Entscheidung des Unternehmens erklären, seinen 1, 4-nm-Knoten zu verschieben und Verbesserungen gegenüber dem direkten Wettbewerb mit dem Branchenführer TSMC zu priorisieren.

Weitere Informationen finden Sie in The Elec.

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