Halbleiterfertigung: Samsungs 3-nm-GAA-Verfahren startet demnächst

Im zweiten Quartal soll die 3GAE-Halbleiterfertigung anlaufen. Samsung verspricht drastische Performance- und Effizienzgewinne.

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Ein älterer Samsung-Wafer mit 7-nm-EUV
Ein älterer Samsung-Wafer mit 7-nm-EUV (Bild: Marc Sauter/Golem.de)

Samsung hat sich bei der Bekanntgabe der Zahlen des ersten Quartals 2022 auch zum Stand der eigenen Foundry-Sparte geäußert (siehe PDF): Diese soll ab dem zweiten Quartal mit der ersten Version der 3-nm-GAA-Serienfertigung beginnen, in den Folgemonaten sollen Ausbeute und Kapazität gesteigert werden.

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Initial wird Samsung Foundry mit 3GAE starten, was für 3 nm Gate All Around Early steht und einen Prozess mit extrem ultravioletter Belichtung (EUV) sowie neuem Transistordesign beschreibt. Verglichen mit 5 nm - ob 5LPE oder 5LPP, ließ Samsung offen - soll 3GAE die Chipfläche um bis zu 35 Prozent reduzieren und entweder die Performance um 30 Prozent erhöhen oder die Leistungsaufnahme um 50 Prozent verringern.

Bei bisherigen Finfets wird der Channel - der Übergang von Source zu Drain - von drei Seiten vom Gate umfasst. Bei GAA-Fets hingegen wird er aus Nanosheets geformt, welche das Gate komplett umschließen. Das verbessert den Elektronenfluss zugunsten der Schaltgewindigkeit, zugleich sinkt der Flächenbedarf für die Fins. Intel wiederum spricht von Ribbonfets und Ribbonsheets für die selbst entwickelte GAA-Implementierung.

Exynos vor extern?

Welche Chips bei Samsung Foundry mit 3GAE vom Band laufen, ist vorerst unklar. Zumeist nutzt der Hersteller seine neuesten Verfahren für die Produktion seiner SoCs, der aktuelle Exynos 2200 etwa entsteht mit einem 4-nm-EUV-Node. Ein wichtiger Partner der vergangenen Jahre war zudem Qualcomm, der Snapdragon 8 Gen1 wird ebenfalls mit 4 nm EUV gefertigt. Ob 4LPE oder 4LPP, präzisierte Samsung allerdings nicht.

  • Planare sowie Finfet- und GAA-Transistoren im Vergleich (Bild: Samsung)
Planare sowie Finfet- und GAA-Transistoren im Vergleich (Bild: Samsung)
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Zuletzt gab es jedoch vermehrt Berichte über eine schlechte Ausbeute (Yield) und niedrigere Taktraten, weshalb Qualcomm den Auftragsfertiger wechseln und wieder bei der weltgrößten Foundry TSMC produzieren lassen soll. Ob das korrekt ist und um welche Snapdragon-Chips es sich handelt, wird sich zeigen.

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