FinFET wird abgelöst TSMC steigt auf Nanosheets um

Von Henrik Bork

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Auch TSMC ist nun dabei - FinFET wird durch Nanosheets abgelöst. Ein Grund für die Entscheidung ist der Wunsch der Kunden nach Energieeffizienz. 

Bei TSMC bereitet man sich  darauf vor, die 3NM- und 2NM-Chips recht lange parallel zu produzieren.
Bei TSMC bereitet man sich darauf vor, die 3NM- und 2NM-Chips recht lange parallel zu produzieren.
(Bild: TSMC)

TSMC, der weltweit größte Auftragshersteller von Halbleitern, hat seinen künftigen Umstieg auf die Nanosheet-Technologie bestätigt. Für die künftige Generation von 2-Nanometer-Chips werde man von den bisherigen FIN-Feldeffekt-Transistoren („FinFETS“) zu der neuen Transistor-Technologie wechseln, sagte Kevin Zhang, der VP für Business Development bei TSMC, kürzlich in einem Hintergrund-Briefing für ausgewählte Journalisten.

Intel hatte denselben Umstieg schon früher angekündigt, noch dazu mit einer aggressiveren Zeitplanung. Noch in diesem Jahr wollen die Amerikaner die ersten Prototypen von Nanosheet-Chips produzieren, bei denen sich der leitende Kanal in mehrere feine Blättchen oder „sheets“ aufteilt, die rundum von einer Gate-Elektrode umringt sind.

Auch Samsung war bei diesem speziellen Technologiesprung in der Halbleiterindustrie schneller als die „Taiwan Semiconductor Manufacturing Corporation“. Schon für die 3NM-Chips, die ab der zweiten Hälfte dieses Jahres in Serie gehen, will Samsung auf Nanosheets umsteigen. Allerdings gibt es Stimmen, die das für verfrüht halten, weil wichtige Kunden Zeit für die Anpassung ihrer Produkte benötigen.

Umstieg erst ab 2025

TSMC zeigt sich hier also konservativer, nimmt Rücksicht auf das „Exekutionsrisiko“ von Kunden wie Qualcomm oder Nvidia, die sich technisch erst auf den Abschied der bewährten FinFETS vorbereiten müssen. Erst ab 2025 will TSMC Chips mit Nanosheet-Technologie auf den Markt bringen.

Doch wegen des globalen Marktanteils von TSMC lässt sich die nun erfolgte Bestätigung der Taiwanesen, ab 2NM ebenfalls mit Nanosheets zu arbeiten, als wichtigen Wendepunkt in der Halbleiterindustrie verstehen. „Öffentliche Ankündigungen von Unternehmen wie Samsung, Intel, TSMC und IBM zeigen, dass wir bei der Prozess-Technologie an einem wichtigen „Inflection Point“ angekommen sind", schreibt das chinesische Fachmagazin Bandaoti Hangye Guancha.

Bei TSMC bereitet man sich allerdings darauf vor, die 3NM- und 2NM-Chips recht lange parallel zu produzieren. Das bedeutet dann auch eine lange andauernde Koexistenz von FinFET und Gate-all-around-Technologien (GAA). Doch insbesondere für besonders Energie-intensive Anwendungen wie etwa in Datenzentren gilt die gesteigerte Effizienz der Nanosheet-Technologie als entscheidender Vorteil.

 „Wir glauben, dass 3NM ein lange genutzter Node sein wird", sagte Kevin Zhang bei seinem Briefing, über das mehrere Medien in Taiwan und China berichteten. „Wir werden weiterhin Nachfrage in großem Volumen für diesen Node sehen. Aber beim Übergang von 3NM auf 2NM hat Nanosheet einzigartige Vorteile zur Steigerung der Energie- und Recheneffizienz, was an der neuen Transistorarchitektur liegt.”

Energieeffizienz steht im Mittelpunkt

Ein Hintergrund für TSMCs Entscheidung ist die gestiegene Erwartung der Kunden an die Energieersparnis von Halbleitern im Zuge der Klimaschutz-Debatte. Nicht mehr allein die Miniaturisierung der Chips steht im Zentrum der Bemühungen der Entwickler, sondern auch ihre Energie-Effizienz. So hat IBM eine Analyse veröffentlicht, der zufolge durch den Einsatz der neuen 2NM-Chips in allen Datenzentren der Erde genug Strom eingespart werden könnte, um 48 Millionen Haushalte zu versorgen.

Durch die nun erfolge Bestätigung von TSMC ist es nun also gewissermaßen offiziell, dass sich die Halbleiter der Zukunft von der seit 2011 vorherrschenden FinFET-Architektur verabschieden wird. Und für den nächsten Evolutionsschritt nach Nanosheets erwäge TSMC den Einsatz von komplementären FET („CFET“), sagte Kevin Zhang während desselben Briefings. Diese befänden sich allerdings noch im Forschungsstadium. Einen Zeitplan für den Umstieg von Nanosheets auf CFET konnte oder wollte TSMC noch nicht nennen.

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