Samsung springt auf den Backside-Powerdelivery-Zug auf

Samsungs Chipfertigungssparte legt mehrere Fertigungsprozesse der 2-Nanometer-Klasse auf. Einer davon bekommt eine neuartige Stromversorgung.

Ab dem Jahr 2025 will Samsung Foundry – die Chipfertigungssparte des Konzerns – die eigene Serienproduktion mit seinem ersten nominellen 2-Nanometer-Prozess beginnen. Wie viel 2 nm im SF2 getauften Prozess steckt, bleibt allerdings abzuwarten.

Gegenüber Anandtech gab ein Samsung-Sprecher zu verstehen, dass es sich um eine umbenannte Fertigungstechnik handelt. SF2 sollte früher als SF3P firmieren, also als verbesserte SF3-Version. Dementsprechend überschaubar sind die Verbesserungen: Zur SF2-Ankündigung im Juni 2023 gab Samsung eine 12 Prozent höhere Performance durch schnellere Transistorschaltungen an. Alternativ sinkt die elektrische Leistungsaufnahme bei gleicher Performance um 25 Prozent. Die Transistordichte steigt nur um wenige Prozent.

Der Vergleich zwischen SF3 und SF2 hinkt auch, da es weiterhin keinen bekannten Chip mit Samsungs 3-nm-Fertigungstechnik gibt. Der Chipauftragsfertiger kündigte schon im Sommer 2022 die Serienproduktion an mit sogenannten Gate-All-Around-Transistoren an, eine besonders große Nachfrage scheint es aber nicht zu geben. Samsungs Fertigungsprozesse gelten trotz gleicher Namensgebung denen von TSMC als unterlegen.

Unterseitige Stromversorgung auch von Samsung Foundry

Bis 2027 will Samsung Foundry vier weitere SF2-Varianten einführen, etwa für High-Performance-Prozessoren, Beschleuniger und Autochips (Automotive). Eine große Neuerung führt der Chipfertiger voraussichtlich 2027 mit SF2Z ein: Backside Powerdelivery, also die unterseitige Stromversorgung der Transistoren im Siliziumchip.

Samsung folgt damit auf die Konkurrenten Intel Foundry und TSMC, die bereits ähnliche Technik angekündigt haben. Intel nennt das Ganze Power-Vias und will sie schon dieses Jahr mit dem 20A-Prozess einführen. TSMC bringt sie als Super Power Rail mit A16 voraussichtlich im Jahr 2026.

Bisher erfolgt die Energiezufuhr über Metalllagen auf der Oberseite der Chips. Hier liegen aber auch jene Metalllagen, die die Signale der Transistoren miteinander verbinden. Signal- und Strompfade kommen sich mit zunehmender Anzahl und schrumpfenden Dimensionen der Transistoren immer stärker ins Gehege. Die rückseitige Stromzufuhr schafft folglich mehr Raum zur Verschaltung.

Ebenfalls im Jahr 2027 will Samsung Halbleiter mit SF1.4-Technik fertigen, offenbar aber ohne die Backside Powerdelivery. Abnehmer müssten sich dann entscheiden, ob sie die besseren Transistoren oder die Vorteile der unterseitigen Stromversorgung haben wollen.