3 nm

Техпроцесс 3 нм (англ. 3 nm) — технологический процесс в производстве полупроводниковых приборов. 3-нм процесс является следующей ступенью миниатюризации техпроцесса после 5-нанометрового.

По состоянию на 2022 год тайваньский производитель микросхем TSMC планировал запустить в серийное производство 3-нм полупроводниковый узел под названием N3 ко второй половине 2022 года^[1][2]. Усовершенствованный 3-нм процесс производства микросхем под названием N3e может начаться в 2023 году^[3]. Южнокорейский производитель микросхем Samsung в начале 2022 года официально ориентировался на те же сроки, что и TSMC, с началом производства 3 нм в первой половине 2022 года с использованием технологии 3GAE и 3-нм техпроцессом 2-го поколения (3GAP), который последует в 2023 году^[4][5], в то время как, согласно другим источникам 2022 года, 3-нм технологический процесс Samsung дебютирует в 2024 году^[6]. В 2022 году американский производитель Intel планировал начать 3-нм производство в 2023 году^[7][8][9].

3-нм технологический процесс Samsung основан на технологии GAAFET (gate-all-around field-effect transistor), процесс TSMC использует технологию FinFET (fin field-effect transistor)^[10] несмотря на то, что TSMC разработала GAAFET-транзистор^[11]. В частности, Samsung планирует использовать свой собственный вариант GAAFET под названием MBCFET (многомостовый полевой транзистор)^[12]. 3-нм техпроцесс Intel, получивший название «Intel 3», использует усовершенствованную, улучшенную и оптимизированную версию технологии FinFET с увеличенной производительностью изделия на ватт потребляемой мощности, использованием EUV-литографии, увеличением мощности микросхемы и её площади^[13].

Термин «3 нанометра» не имеет отношения к физической характеристике транзисторов (такой, как длина затвора, шаг металлических проводников или шаг затвора). Согласно прогнозам, содержащимся в обновлении Международной плане для устройств и систем на 2021 год, опубликованном Ассоциацией стандартов IEEE Industry Connection, ожидается, что 3-нанометровый узел будет иметь шаг контактного затвора 48 нанометров и максимально плотный шаг металла (минимальное расстояние между двумя горизонтальными соединениями) 24 нанометра.^[14] Однако в реальной коммерческой практике «3 нм» используется в основном как маркетинговый термин отдельными производителями микросхем для обозначения нового улучшенного поколения кремниевых полупроводниковых чипов с увеличением плотности транзисторов (то есть большей степени миниатюризации), увеличением скорости и снижением энергопотребления^[15][16]. Более того, нет единого соглашения о том, какие числа считать 3-нм процессом. Обычно производитель ссылается на свой предыдущий технологический узел (в данном случае на 5-нм технологический узел) для сравнения. Например, TSMC заявила, что её 3-нм чипы FinFET снизят энергопотребление на 25–30 % при той же скорости, увеличат скорость на 10–15 % при той же мощности и увеличат плотность транзисторов примерно на 33 % по сравнению с предыдущими 5-нм чипами FinFET^[17][18]. Samsung заявила, что её 3-нм техпроцесс снизит энергопотребление на 45 %, улучшит производительность на 23 % и уменьшит площадь поверхности на 16 % по сравнению с предыдущим 5-нм техпроцессом^[19].

В 3 нм техпроцессе применяется та же EUV, что и в предыдущих, однако уже требует мультипаттернинга^[20].

1. ↑ TSMC Roadmap Update: N3E in 2024, N2 in 2026, Major Changes Incoming  (неопр.). www.anandtech.com. Дата обращения: 9 декабря 2022. Архивировано 9 декабря 2022 года.
2. ↑ 3nm Technology - Taiwan Semiconductor Manufacturing Company Limited  (неопр.). web.archive.org (20 апреля 2022). Дата обращения: 9 декабря 2022. Архивировано 20 апреля 2022 года.
3. ↑ Ramish Zafar, Ramish Zafar. TSMC Exceeds 3nm Yield Expectations & Production Can Start Sooner Than Planned (англ.). Wccftech (4 марта 2022). Дата обращения: 9 декабря 2022. Архивировано 16 марта 2022 года.
4. ↑ Samsung Foundry Innovations Power the Future of Big Data, AI/ML and Smart, Connected Devices – Samsung Global Newsroom  (неопр.). web.archive.org (8 апреля 2022). Дата обращения: 9 декабря 2022. Архивировано 8 апреля 2022 года.
5. ↑ Samsung Electronics Announces First Quarter 2022 Results – Samsung Global Newsroom  (неопр.). web.archive.org (10 мая 2022). Дата обращения: 9 декабря 2022. Архивировано 10 мая 2022 года.
6. ↑ btarunr Discuss. Samsung 3 nm GAAFET Node Delayed to 2024 (англ.). TechPowerUp. Дата обращения: 9 декабря 2022. Архивировано 17 декабря 2021 года.
7. ↑ Dr Ian Cutress. Intel's Process Roadmap to 2025: with 4nm, 3nm, 20A and 18A?!  (неопр.) www.anandtech.com. Дата обращения: 9 декабря 2022. Архивировано 3 ноября 2021 года.
8. ↑ Chaim Gartenberg. Intel has a new architecture roadmap and a plan to retake its chipmaking crown in 2025 (англ.). The Verge (26 июля 2021). Дата обращения: 9 декабря 2022. Архивировано 20 декабря 2021 года.
9. ↑ Intel Technology Roadmaps and Milestones (англ.). Intel. Дата обращения: 9 декабря 2022. Архивировано 16 июля 2022 года.
10. ↑ Dr Ian Cutress. Where are my GAA-FETs? TSMC to Stay with FinFET for 3nm  (неопр.). anandtech.com. Дата обращения: 9 декабря 2022. Архивировано 2 сентября 2020 года.
11. ↑ TSMC Plots an Aggressive Course for 3nm Lithography and Beyond - ExtremeTech  (неопр.). www.extremetech.com. Дата обращения: 9 декабря 2022. Архивировано 22 сентября 2020 года.
12. ↑ Nancy Cohen. Samsung at foundry event talks about 3nm, MBCFET developments (англ.). Tech Xplore. Дата обращения: 9 декабря 2022. Архивировано 22 ноября 2021 года.
13. ↑ Patrick Moorhead. Intel Updates IDM 2.0 Strategy With New Node Naming And Transistor And Packaging Technologies (англ.). Forbes. Дата обращения: 9 декабря 2022. Архивировано 8 декабря 2022 года.
14. ↑ IRDS™ 2021: More Moore  (рус.). IEEE IRDS (7 августа 2022). Дата обращения: 9 декабря 2022. Архивировано 7 августа 2022 года.
15. ↑ TSMC’s 7nm, 5nm, and 3nm “are just numbers… it doesn’t matter what the number is” (англ.). PCGamesN. Дата обращения: 9 декабря 2022. Архивировано 17 июня 2020 года.
16. ↑ A Better Way to Measure Progress in Semiconductors (англ.). IEEE Spectrum (21 июля 2020). Дата обращения: 9 декабря 2022. Архивировано 7 декабря 2022 года.
17. ↑ Senior Editor. TSMC details its future 5nm and 3nm manufacturing processes—here’s what it means for Apple silicon (англ.). Macworld. Дата обращения: 9 декабря 2022. Архивировано 20 апреля 2021 года.
18. ↑ Anton Shilov published. The future of leading-edge chips according to TSMC: 5nm, 4nm, 3nm and beyond (англ.). TechRadar (31 августа 2020). Дата обращения: 9 декабря 2022. Архивировано 20 апреля 2021 года.
19. ↑ Samsung Begins Chip Production Using 3nm Process Technology With GAA Architecture (англ.). news.samsung.com. Дата обращения: 9 декабря 2022. Архивировано 8 июля 2022 года.
20. ↑ EUV's Pupil Fill and Resist Limitations at 3nm  (неопр.). Linkedin (29 июля 2022). Дата обращения: 9 декабря 2022. Архивировано 29 июля 2022 года.