三星3纳米GAA问世 FinFET典范转移意义更胜3纳米

三星电子(Samsung Electronics)终于赶在支票即将跳票前，正式宣布3纳米环绕式闸极(GAA)量产，韩国业界称赞三星开启一个新时代的序幕，成功推动鳍式场效晶体管(FinFET)典范转移至GAA，由于FinFET商用化已超过10年，三星3纳米GAA量产，最重要的意义即在于此。

据ET News等报导，FinFET商用化超过10年，三星日前宣布3纳米GAA制程量产，相较从4纳米进入3纳米，晶体管结构的典范转移意义或许更大，三星率先进入GAA的新大陆。相较目前最常见的晶体管结构，系为金属氧化物半导体场效晶体管(MOSFET)，由金属(M)电极、氧化物(O)绝缘膜及半导体(S)通道组成；电流通过该通道，在源极和汲极之间流动，闸极(gate)则是控制电流的流动，类似开关角色。

早期MOSFET的闸极和通道是在平面(planar)上接触，随着半导体集积度提升，晶体管变得愈来愈小，通道长度缩短就产生「短道效应」，造成闸极无法正确控制电流，漏电流现象增加。

英特尔克服平面结构局限，率先将FinFET结构商业化。2011年英特尔以鳍式(fin)的形式组成通道，过去闸极和通道仅1个接触面，FinFET则有3个接触面，从2D到3D的构造转变，解决短道现象。当时英特尔商用化FinFET为22纳米制程，助英特尔霸权一直延续到10纳米时代。三星比英特尔晚约1年，于14纳米制程导入FinFET，随着半导体不断朝更先进制程发展，FinFET最终也遇「天险」，短道效应问题再次出现，尤其4纳米以下FinFET局限更为明显，GAA开始登场救援。

事实上，早在2010年代中期，半导体业界及三星高层，已有不少人体认到发展GAA技术的重要。例如，现任三星综合技术院会长金奇南，2015年曾在国际固态电路会议(ISSCC)表示，FinFET将继续用于14纳米、10纳米及7纳米，但在7纳米以下，GAA等晶体管结构必须改变。三星2017年将GAA技术命名为MBCFET，这意味着三星已开始为GAA时代准备。

三星此次宣布3纳米GAA量产，引领下一代晶体管的典范转移，或可与2011年的英特尔媲美，晶体管结构的典范转移带给业界的重要意义，或许高于从4纳米到3纳米。

不只是移动设备，人工智能(AI)领域的应用值得关注，AI半导体相对采用较多先进制程。如果三星成功提升良率，3纳米GAA制程有望让三星开拓更多新客户，目前三星自家产品、高通(Qualcomm)、Tesla、Google及Meta等，皆是三星系统LSI事业部的客户。

另一方面，先前传三星3纳米制程良率为30%多，业界认为采用新制程进行量产，初期要确保适当良率并不容易。若从良率角度来看，三星目前的量产，可能还在试生产水准，抢先宣布3纳米GAA制程量产后，未来能否成功提高良率，值得持续关注。