3-nm-GAA-Fertigung: Samsung startet Produktion der modernsten Chips
Seit einigen Tagen wird über den Produktionsauftakt für Samsungs ersten Gate-All-Around-Prozess spekuliert. Erstkunde wird laut koreanischen Medien auch PanSemi sein, die Chips für Bitcoin-Miner in ihrem Portfolio haben und ähnlich wie Bitmain und andere in Asien einen hohen Marktanteil vorweisen können.
Für Kleinserie durchaus prädestiniert
Pilotproduktionen oder zwischenzeitliche Hochs sind bei Bestellungen aus dieser Branche keine Neuheit. Um möglichst effizient aufgestellt zu sein, vertrauen die IC- und ASIC-Designer gern auf die neuesten Prozesse. Bitmain beispielsweise orderte Ende 2017 zwischenzeitlich mehr Wafer auf Basis der 16-nm-Technologie (N16) von TSMC als Nvidia. Insofern klingt als Foundry-Kunde für den sehr jungen 3GAA-Prozess ausgerechnet ein Bitcoin-ASIC-Designer, der Chips entwirft, die auf das Schürfen von Bitcoins spezialisiert sind, nicht mehr völlig aus der Welt gegriffen.
Die Augen in der Branche sind beim Thema GAA definitiv auf Samsung gerichtet. Eigentlich sollte das einmal für den Prozess 4LPP geplante GAA-Verfahren bereits im vergangenen Jahr in die Pilotproduktion übergehen, der 4-nm-Prozess wurde dann letztlich noch einmal klassisch mit FinFETs aufgelegt – mit vielen Problemen. Nun sollen 3GAE (3 nm Gate-All-Around Early) und 3GAP (3 nm Gate-All-Around Plus) zeitnah hintereinander ab diesem Jahr starten, die Produktionskapazitäten sollen zu Beginn jedoch gering sein und eher einem weiteren Probedurchgang denn echter Massenproduktion ähneln, heißt es aus Südkorea. Kein anderer Hersteller traut sich so früh auf diese neue Fertigungsmethode, zu hohe Kosten und ein noch nicht voll darauf ausgelegtes Ökosystem sind definitiv hohe Hürden für Samsungs Erfolg.
Samsung selbst dürfte wie üblich Erstkunde seiner eigenen Chips sein, als Großabnehmer steht nach wie vor aber auch Qualcomm ziemlich weit an vorderer Stelle. Zuletzt war Qualcomm jedoch nicht immer zufrieden, der Wechsel von Samsung zu TSMC bei einem vermeintlich sehr ähnlichen Fertigungsprozess brachte für den Snapdragon 8+ Gen 1 deutliche Leistungsgewinne. Zuletzt hieß es deshalb bereits, dass Qualcomm noch viel mehr Aufträge von Samsung abziehen wird, der Medienbericht macht aber auch deutlich, dass Qualcomm den neuen 3-nm-Prozess ebenso nutzen wird. Der Chip-Entwickler fährt jedoch mehrgleisig, verschiedenste Chips sind bei dem einen oder anderen Hersteller aufgehoben – sogar Intel Foundry schaut man sich für die Zukunft an, erklärte Qualcomm im letzten Jahr.
Laut BusinessKorea wird Samsung am morgigen 30. Juni 2022 die Serienproduktion von 3-nm-Chips beginnen. Damit kann der Hersteller später stets erklären, noch im ersten Halbjahr 2022 die Serienproduktion gestartet zu haben. Der Medienbericht geht sogar so weit, Yield-Probleme als „gegenstandslos“ abzutun – doch das werden erst die kommenden Monate darlegen.
Heute hat Samsung wie zuletzt erwartet offiziell die „initiale 3-nm-Produktion“ gestartet, heißt es in einer Presseaussendung. Dabei bewirbt der Hersteller noch einmal explizit die Vorteile des ersten GAA-Prozesses gegenüber FinFETs, wählt als Vergleichsbasis aber auch den letzten ursprünglichen Prozess in 5 nm und keine Verbesserung wie 4 nm. Gegenüber 5 nm sollen die neuen Chips bis zu 45 Prozent weniger Strom aufnehmen, oder die Leistung um 23 Prozent steigern und 16 Prozent weniger Fläche belegen.
Dass der erste Prozess in GAA aber noch längst nicht perfekt ist, schreibt Samsung bereits mit Blick auf die zweite Generation: 50 Prozent geringerer Energiebedarf oder ein Leistungsplus bei bis zu 30 Prozent (gegenüber 5 nm) sind noch verhältnismäßig kleine Anpassungen, vor allem nun soll jedoch die Fläche um bis zu 35 Prozent reduziert werden.
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Die Roadmap zu GAA (Bild: Samsung)
Als Zielgruppe nennt Samsung die ersten „chips for high performance, low power computing application and plans to expand to mobile processors“. Was genau produziert wird, nennen Foundries wie üblich nicht, das übernehmen später die Kunden in ihren Ankündigungen selbst.
Fabian und 
Jan-Frederik