Samsung ha recentemente rivelato alcune informazioni sul suo prossimo processo a 1.4 nm, indicato come SF1.4. Secondo quanto dichiarato da Jeong Gi-Tae, vicepresidente di Samsung Foundry, questa nuova tecnologia porterà significativi miglioramenti in termini di prestazioni e consumi.
Processo a 1.4 nm: quattro nanosheet per transistor
La principale novità del processo SF1.4 sarà l’introduzione di transistor con quattro nanosheet, contro i tre nanosheet attualmente utilizzati nel nodo SF3E a 3 nm. I nanosheet sono sottilissimi filamenti di silicio che avvolgono il gate del transistor. Aumentandone il numero, Samsung sarà in grado di far fluire più corrente attraverso ogni transistor.
Questo si tradurrà in transistor più veloci in fase di switching e quindi in prestazioni complessive superiori. Inoltre, il controllo più preciso della corrente comporterà una riduzione della corrente di perdita e di conseguenza consumi inferiori. Infine, una migliore gestione del flusso di corrente significa anche una minore generazione di calore e quindi una maggiore efficienza energetica.
Vantaggio competitivo di Samsung
Samsung è stata la prima azienda ad introdurre nel 2022 i transistor GAA (gate-all-around) con il suo nodo SF3E. Ha quindi un certo vantaggio rispetto ai concorrenti Intel e TSMC, che implementeranno questa tecnologia solo nel 2024-2025. Quando queste aziende passeranno ai transistor GAA, Samsung avrà già diversi anni di esperienza accumulata.
L’aumento del numero di nanosheet per transistor con SF1.4 rappresenta un passo avanti che Samsung sta compiendo prima della concorrenza. Questo potrebbe tradursi in un vantaggio competitivo rilevante negli anni a venire.
Le tappe verso il nodo con processo a 1.4 nm
Prima di arrivare a SF1.4 nel 2027, Samsung introdurrà altri nodi produttivi basati sui transistor GAA:
- SF3 nel 2023: versione ottimizzata di SF3E, per un’ampia gamma di applicazioni
- SF3P nel 2025: enfasi sulle prestazioni, per CPU e GPU data center
- SF2 nel 2025: introduzione dell’alimentazione dal retro per aumentare densità transistor e prestazioni
Ogni passaggio rappresenterà un miglioramento incrementale, che permetterà a Samsung di affinare la sua tecnologia GAA prima del balzo verso il nodo 1.4 nm con i quattro nanosheet.
Più nanosheet, più prestazioni
Aumentare il numero di nanosheet per transistor comporta diversi vantaggi in termini di prestazioni:
- Corrente di guida superiore: consente di far fluire più corrente attraverso il transistor, migliorandone le capacità di switching e la velocità operativa.
- Controllo della corrente migliore: permette di ridurre la corrente di perdita, diminuendo i consumi.
- Minore generazione di calore: grazie al controllo ottimizzato della corrente, il transistor genera meno calore, aumentando l’efficienza.
- Prestazioni superiori: complessivamente, tutti questi fattori si traducono in transistor in grado di operare a frequenze più elevate.
- Consumi inferiori: oltre alle prestazioni, anche i consumi traggono beneficio dalla riduzione della corrente di perdita e di fuoriuscita.
Più nanosheet, più densità
I vantaggi dei quattro nanosheet non riguardano solo le prestazioni, ma anche la densità dei transistor:
- Area ridotta: a parità di prestazioni, i transistor con più nanosheet occupano meno spazio sul die.
- Più transistor per mm2: ciò si traduce in una densità transistorica maggiore, il parametro che definisce l’avanzamento di un processo produttivo.
- Die più piccoli: consente di realizzare chip complessi con un’area inferiore, riducendo i costi.
- Maggiore resa produttiva: più chip interi ricavabili da ogni wafer, quindi costi inferiori.
L’aumento della densità transistorica è uno degli obiettivi chiave che Samsung punta a raggiungere con l’evoluzione del suo processo a 1.4 nm.
Applicazioni dei chip con processo a 1.4 nm
I chip realizzati con il nodo SF1.4 troveranno impiego in molteplici settori. Ecco alcuni esempi:
- Smartphone: CPU e GPU dei futuri top di gamma Samsung, per prestazioni ed efficienza superiori.
- Computer: processori per PC, laptop, server, con elevate prestazioni ed efficienza energetica.
- Intelligenza artificiale: chip per reti neurali con prestazioni molto elevate.
- Automotive: chip di guida autonoma con capacità di calcolo e consumi ottimizzati.
- Internet of Things: chip ultra efficienti per dispositivi IoT alimentati a batteria.
- Cloud: chip per data center con prestazioni ai vertici e costi operativi ridotti.
- Storage: SSD e memorie con maggiore densità di archiviazione.
- 5G/6G: chip per stazioni base 5G e modem smartphone con consumi minimizzati.
In sintesi, il processo 1.4 nm di Samsung aprirà la strada a chip più veloci, efficienti e densi per un’ampia gamma di applicazioni nei prossimi anni. La sfida ora è industrializzare questa tecnologia e portarla sul mercato di massa.
Conclusioni
Samsung ha svelato alcuni primi dettagli sul suo futuro processo produttivo a 1.4 nm, che porterà significativi miglioramenti grazie all’introduzione di transistor con quattro nanosheet anziché tre. Maggior controllo della corrente, prestazioni superiori, consumi inferiori e densità maggiori saranno i principali vantaggi.
Il nodo a 1.4 nm si inserisce in una roadmap che vede Samsung progredire rapidamente nello sviluppo di tecnologie all’avanguardia come i transistor GAA. L’azienda coreana è stata la prima a introdurli nel 2022 e ora sta ampliando il suo vantaggio sulla concorrenza con i quattro nanosheet.
I chip realizzati a 1.4 nm troveranno applicazione in molteplici settori tecnologici, dall’elettronica di consumo all’automotive, dall’intelligenza artificiale al 5G/6G. Si prospettano prestazioni ed efficienza ancora superiori, che potranno abilitare nuove generazioni di prodotti.
