Halbleiterfertigung: Samsung will 2 nm ab 2025 produzieren

Mit 3 nm erfolgt bei Samsungs Halbleiterfertigung der Wechsel auf Gate All Around (GAA), danach soll 2 nm die Performance weiter erhöhen.

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2 nm alias 2GAP soll 2025 starten.
2 nm alias 2GAP soll 2025 starten. (Bild: Samsung Foundry)

Auf dem alljährlichen Samsung Foundry Forum hat der südkoreanische Halbleiterfertiger seine Pläne für die kommenden Jahre offengelegt: So soll 2 nm mit Gate All Around (GAA) ab 2025 in Produktion gehen, außerdem gibt es ein weiteres 14-nm-Verfahren für unter anderem Mikrocontroller und einen 17-nm-Spezialprozess für beispielsweise Kamerasensoren.

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Derzeit steht Samsung bei 5LPP, also 5 nm Low Power Plus mit extrem ultravioletter Belichtung (EUV). Davon ausgehend soll es einen Node mit Blick auf Automotive geben, danach erfolgten inkrementelle Verbesserungen, die in den auf 5 nm basierenden Node namens 4LPE und 4LPP gemündet sind - beide befinden sich in Serienproduktion.

An Ende 2022 soll dann erstmals mit 3 nm produziert werden, wo Gate All Around (GAA) statt der bisher verwendeten Finfets zum Einsatz kommt. Das verbessert den Elektronenfluss zugunsten der Schaltgeschwindigkeit, zugleich sinkt der Flächenbedarf für die Fins.

2 nm ab 2025

Bei Finfets wird der Channel - also der Übergang von Source zu Drain - von drei Seiten vom Gate umfasst. Bei GAA-Fets wird er aus Nanosheets geformt, welche das Gate komplett umschließen und daher dem Verfahren seinen Namen geben.

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Zu Beginn wird Samsung mit 3GAE (Gate All Around Early) starten, was verglichen mit 5 nm die Chipfläche um bis zu 35 Prozent reduzieren und entweder die Performance um 30 Prozent erhöhen oder die Leistungsaufnahme um 50 Prozent verringern soll. Die Ausbeute (Yield-Rate) soll sich aktuell der von 4 nm annähern. Ab 2023 steht dann 3GAP (Gate All Around Plus) auf dem Plan, bevor es ab 2025 mit 2GAP weitergeht.

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Für unter anderem Micro-Controller gibt es ein angepasstes 14-nm-Verfahren mit Unterstützung für 3,3 Volt Spannung und Speichertypen wie Embedded-MRAM (Magnetoresistive Random Acess Memory). Hinzu kommt 17LPV (Low Power Value), welches die Backend-of-Line von planarem 28 nm mit der Frontend-of-Line von 14 nm FinFet kombiniert und sich für Kamerasensoren eignen soll.

Verglichen mit 28 nm soll 17LPV die Chipfläche um bis zu 43 Prozent reduzieren und entweder die Performance um 39 Prozent erhöhen oder die Leistungsaufnahme um 49 Prozent verringern.

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