Gate All Around (GAA): Samsungs Nanosheet-Transistoren verspäten sich

Ursprünglich für dieses Jahr geplant, soll die Serienfertigung erst 2023 starten. Auch überspringt Samsung Foundry die erste Version.

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Roadmap mit Start der Serienfertigung für diverse Nodes
Roadmap mit Start der Serienfertigung für diverse Nodes (Bild: Baidu)

Eine Roadmap von Samsung Foundry (via Baidu) zeigt, dass sich die ambitionierten Pläne hinsichtlich der Nanosheet-Transistoren nicht umsetzen lassen. Bereits 2019 angekündigt, ist Gate All Around (GAA) als Nachfolger heutiger FinFETs noch mindestens zwei Jahre entfernt. Das neue Transistor-Design soll deutliche Vorteile bei allen PPA-Metriken (Performance, Power, Area) aufweisen.

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2019 hatte Samsung Foundry von 3GAE (3 nm Gate All Around Early) gesprochen, dieses Fertigungsverfahren ist aber von der Roadmap verschwunden und auf der Investor-Präsentation (PDF) findet sich ohnehin nur ein allgemeiner Hinweis auf 3GAA ab 2021.

Nun soll die Serienfertigung, auf der Roadmap als HVM (High Volume Manufacturing) bezeichnet, erst 2023 anlaufen. Statt des 3GAE-Prozesses ist dort aber 3GAP (3 nm Gate All Around Plus) aufgeführt, so kennzeichnet Samsung Foundry üblicherweise die zweite Version eines Verfahrens mit leicht verbesserten Charakteristiken.

4LPP als Zwischenlösung

Um die Zeit bis zum Produktionsbeginn von 3GAP zu überbrücken, haben die Südkoreaner daher eine solche überarbeitete Ausbaustufe ihres 4-nm-Nodes eingeschoben: Bisher stand nur 4LPE auf der Roadmap, die neue Präsentation listet zusätzlich noch das bereits Sommer 2020 indirekt benannte 4LPP. Verglichen mit 4LPE gibt Samsung eine 5 Prozent höhere Performance und eine 10 Prozent niedrigere Leistungsaufnahme an.

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Zu 3GAE nannte Samsung Foundry bei der initialen Ankündigung enorme Verbesserungen: Ausgehend vom 7LPP-Verfahren (7 nm Finfet Low Power Plus) sollte sich die Fläche eines Chips um 45 Prozent verringern, zudem soll die Geschwindigkeit um 30 Prozent steigen oder sich die Leistungsaufnahme halbieren (50 Prozent).

Mittlerweile wurden diese Zahlen angepasst und beziehen sich auf die 7-nm-Familie, deren letzte Generation als 5LPP bezeichnet wird - das Marketing lässt grüßen. Verglichen hierzu soll 3GAA noch 10 bis 15 Prozent mehr Geschwindigkeit und eine Reduktion der benötigten Energie von 25 bis 30 Prozent erreichen; allerdings spezifizierte Samsung Foundry nicht, ob 3GAE oder 3GAA gemeint ist.

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