Samsung Foundry wird der erste Hersteller von Halbleitern sein, der bei seinem bevorstehenden 3-nm-Herstellungsprozess GAAFET-ähnliche Strukturen (Gate-Allround-Feldeffekttransistoren) verwendet. Der Knoten ist noch nicht ganz bereit für die Primetime, aber auf der IEEE International Solid-State Circuits Conference (ISSCC) teilten Ingenieure von Samsung Foundry einige Details über die kommende 3-nm-GAE-MBCFET-Fertigungstechnologie (Multi-Bridge-Channel-FET) mit.

Formal gibt es zwei Arten von GAAFETs: typische GAAFETs, sogenannte Nanodrähte mit “dünnen” Rippen, sowie MBCFETs, sogenannte Nanoblätter, die “dickere” Rippen verwenden. In beiden Fällen umgibt das Gate-Material den Kanalbereich allseitig. Die tatsächlichen Implementierungen von Nanodrähten und Nanoblättern hängen stark vom Design ab. Daher beschreiben viele Branchenbeobachter beide im Allgemeinen mit einem Begriff, GAAFETs. Zuvor waren sie jedoch als Surround-Gate-Transistoren (SGTs) bekannt. Mittlerweile ist MBCFET eine Marke von Samsung.

Die ersten GAAFETs wurden 1988 demonstriert, daher sind die Hauptvorteile der Technologie ziemlich bekannt. Die Struktur dieses Transistortyps ermöglicht es den Entwicklern, sie durch Einstellen der Breite des Transistorkanals (auch als effektive Breite oder Weff bezeichnet) präzise auf hohe Leistung oder niedrige Leistung abzustimmen. Breitere Blätter ermöglichen eine höhere Leistung bei höherer Leistung, während dünnere / schmalere Blätter den Stromverbrauch und die Leistung verringern. Um mit FinFETs etwas Ähnliches zu tun, müssen Ingenieure zusätzliche Rippen verwenden, um die Leistung zu verbessern. In diesem Fall kann die “Breite” des Transistorkanals jedoch nur verdoppelt oder verdreifacht werden, was nicht wirklich präzise und manchmal ineffizient ist. Darüber hinaus ermöglichen Anpassungen von GAAFETs eine erhöhte Transistordichte, da unterschiedliche Transistoren für unterschiedliche Zwecke verwendet werden können.

Bereits im Jahr 2019 enthielt das 3GAE Process Design Kit von Samsung, Version 0.1, vier verschiedene Nanoblattbreiten, um Frühanwendern eine gewisse Flexibilität zu bieten. Es ist jedoch unklar, ob das Unternehmen mehr Breiten für zusätzliche Flexibilität hinzugefügt hat. Im Allgemeinen sagt Samsung, dass sein 3GAE-Knoten im Vergleich zu seiner 7LPP-Technologie eine Leistungsverbesserung von bis zu 30% (bei gleicher Leistung und Komplexität), bis zu 50% weniger Leistung (bei gleichen Uhren und gleicher Komplexität) ermöglicht eine bis zu 80% höhere Transistordichte (einschließlich einer Mischung aus Logik- und SRAM-Transistoren).

Samsungs 3GAE (seine MBCFET-Technologie der ersten Generation) soll 2022 erscheinen. Daher hat Samsung noch nicht alle Besonderheiten bekannt gegeben. Auf der ISSCC diskutierte das Unternehmen, wie es die SRAM-Leistung und Skalierbarkeit mit seinen neuen Transistortypen verbessert. Die Skalierbarkeit von SRAM blieb in den letzten Jahren hinter der Skalierbarkeit der Logik zurück. In der Zwischenzeit verwenden moderne System-on-Chips eine Menge SRAM für verschiedene Caches. Daher ist die Verbesserung der Skalierbarkeit eine entscheidende Aufgabe.

Auf der ISSCC beschrieb Samsung Foundry seinen 256-MB-MBCFET-SRAM-Chip mit einer Chipgröße von 56 mm2, berichtet EE Times Asia. Dies bedeutet, dass das Unternehmen seinen ersten 3GAE-Logikchip noch nicht abgeklebt hat, es jedoch offensichtlich ist, dass die Technologie für SRAM funktioniert.