proceso de 3 nm

En 2003, un equipo de investigación de NEC fabricó los primeros MOSFET con una longitud de canal de 3  nm, utilizando los procesos PMOS y NMOS . ^{[ 20 ] [ 21 ]} En 2006, un equipo del Instituto Avanzado de Ciencia y Tecnología de Corea (KAIST) y el Centro Nacional de Nanofabricación, desarrolló un MOSFET multigate  de 3 nm de ancho , el dispositivo nanoelectrónico más pequeño del mundo , basado en la tecnología de compuerta envolvente ( GAAFET ). ^{[ 22 ] [ 23 ]}

A finales de 2016, TSMC anunció planes para construir una planta de fabricación de semiconductores  de nodo "5 nm"–"3  nm" con una inversión conjunta de alrededor de 15.700 millones de dólares estadounidenses. ^{[ 24 ]}

En 2017, TSMC anunció que comenzaría la construcción de la  planta de fabricación de semiconductores de "3 nm" en el Parque Científico de Tainan en Taiwán. ^{[ 25 ]} TSMC planea comenzar la producción en volumen del  nodo de proceso de "3 nm" en 2023. ^{[ 26 ] [ 27 ] [ 28 ] [ 29 ] [ 30 ]}

A principios de 2018, IMEC (Centro Interuniversitario de Microelectrónica) y Cadence declararon que habían fabricado  chips de prueba de "3 nm", utilizando litografía ultravioleta extrema (EUV) y litografía de inmersión  de 193 nm . ^{[ 31 ]}

A principios de 2019, Samsung presentó planes para fabricar transistores GAAFET ( transistores de efecto de campo de puerta envolvente ) de "3  nm" en el nodo de "3 nm" en 2021, utilizando su propia estructura de transistor MBCFET que utiliza nanohojas; lo que proporciona un aumento del rendimiento del 35%, una reducción de potencia del 50% y una reducción del área del 45% en comparación con "7 nm". ^{[ 32 ] [ 33 ] [ 34 ]} La hoja de ruta de semiconductores de Samsung también incluía productos en los nodos de "8", "7", "6", "5" y "4 nm". ^{[ 35 ] [ 36 ]}   

En diciembre de 2019, Intel anunció planes para  la producción de "3 nm" en 2025. ^{[ 37 ]}

En enero de 2020, Samsung anunció la producción del primer  prototipo del proceso GAAFET de "3 nm" del mundo y dijo que su objetivo era la producción en masa en 2021. ^{[ 38 ]}

En agosto de 2020, TSMC anunció detalles de su proceso "N3", que era nuevo en lugar de una mejora de su proceso "N5". ^{[ 39 ]} En comparación con el proceso "N5", se proyectó que el proceso "N3" ofrecería un aumento del 10-15% en el rendimiento, o una disminución del 25-35% en el consumo de energía, con un aumento del 70% en la densidad lógica, un aumento del 20% en la densidad de celdas SRAM y un aumento del 10% en la densidad de circuitos analógicos. Dado que muchos diseños incluían considerablemente más SRAM que lógica (una proporción común es del 70% de SRAM al 30% de lógica), se esperaba que las reducciones de tamaño de los chips fueran de alrededor del 26%. TSMC planeaba la producción en volumen para la segunda mitad de 2022. ^{[ 40 ]}

En julio de 2021, Intel presentó una nueva hoja de ruta de tecnología de procesos , según la cual el proceso "Intel 3" (anteriormente llamado Intel 7+), el segundo nodo de la compañía en utilizar EUV y el último en utilizar FinFET antes de cambiar a la arquitectura de transistor RibbonFET de Intel, estaba programado para entrar en la fase de fabricación de productos en el segundo semestre de 2023. ^{[ 5 ]}

En octubre de 2021, Samsung ajustó sus planes anteriores y anunció que la compañía tenía previsto comenzar a producir los primeros  diseños de chips basados ​​en "3 nm" para sus clientes en la primera mitad de 2022, mientras que su segunda generación de "3  nm" se esperaba para 2023. ^{[ 41 ]}

En junio de 2022, en el Simposio Tecnológico de TSMC, la compañía compartió detalles de su tecnología de proceso N3E programada para la producción en volumen en el segundo semestre de 2023: densidad de transistores lógicos 1,6 veces mayor, densidad de transistores de chip 1,3 veces mayor, rendimiento entre un 10 % y un 15 % mayor a potencia iso o potencia entre un 30 % y un 35 % menor a rendimiento ISO en comparación con la tecnología de proceso TSMC N5 v1.0, tecnología FinFLEX, que permite intercalar bibliotecas con diferentes alturas de pista dentro de un bloque, etc. TSMC también presentó nuevos miembros de la  familia de procesos "3 nm": la variante de alta densidad N3S, las variantes de alto rendimiento N3P y N3X, y N3RF para aplicaciones de RF. ^{[ 42 ] [ 43 ] [ 44 ]}

En junio de 2022, Samsung inició la producción "inicial" de un chip de bajo consumo y alto rendimiento utilizando  tecnología de proceso de 3 nm con arquitectura GAA. ^{[ 1 ] [ 45 ]} Según fuentes de la industria, Qualcomm había reservado cierta  capacidad de producción de "3 nm" de Samsung. ^{[ 46 ]}

El 25 de julio de 2022, Samsung celebró el primer envío de  chips "3 nm Gate-All-Around" a la empresa china de minería de criptomonedas PanSemi. ^{[ 47 ] [ 48 ] [ 49 ] [ 50 ]} Se reveló que la tecnología  de proceso MBCFET "3 nm" recientemente introducida ofrece una densidad de transistores un 16 % mayor, ^{[ 51 ]} un rendimiento un 23 % mayor o un consumo de energía un 45 % menor en comparación con una  tecnología de proceso de 5 nm no especificada. ^{[ 52 ]} Los objetivos para la tecnología de proceso "3 nm" de segunda generación  incluyen una densidad de transistores hasta un 35 % mayor, ^{[ 51 ]} una mayor reducción del consumo de energía hasta un 50 % o un rendimiento un 30 % mayor. ^{[ 52 ] [ 53 ] [ 51 ]}

El 29 de diciembre de 2022, TSMC anunció que la producción en volumen utilizando su  tecnología de proceso "3 nm" N3 estaba en marcha con buenos rendimientos. ^{[ 3 ]} En enero de 2023, la empresa planeó comenzar la fabricación en volumen utilizando  la tecnología de proceso "3 nm" refinada llamada N3E en la segunda mitad de 2023. ^{[ 54 ]}

En diciembre de 2022, en la conferencia IEDM 2022, TSMC reveló algunos detalles sobre sus  tecnologías de proceso de "3 nm": el paso de puerta contactada de N3 es de 45  nm, el paso mínimo de metal de N3E es de 23  nm, y el área de celda SRAM es de 0,0199 μm² ^para N3 y 0,021 μm² ^para N3E (igual que en N5). Para el proceso N3E, dependiendo del número de aletas en las celdas utilizadas para el diseño, el escalado de área en comparación con las celdas de aleta 2-2 de N5 varía de 0,64x a 0,85x, las ganancias de rendimiento varían de 11% a 32% y los ahorros de energía varían de 12% a 30% (los números se refieren al núcleo Cortex-A72). La tecnología FinFlex de TSMC permitió mezclar celdas con diferente número de aletas en un solo chip. ^{[ 55 ] [ 56 ] [ 57 ] [ 58 ]}

En su informe desde IEDM 2022, el experto en la industria de semiconductores Dick James afirmó que  los procesos de "3 nm" de TSMC solo ofrecían mejoras incrementales, ya que se habían alcanzado los límites de la altura de la aleta, la longitud de la compuerta y el número de aletas por transistor (aleta única). Tras la implementación de características como la ruptura de difusión única, el contacto sobre la compuerta activa y FinFlex, ya no quedaba margen de mejora en las tecnologías de proceso basadas en FinFET. ^{[ 59 ]}

En abril de 2023, en su Simposio Tecnológico, TSMC reveló algunos detalles sobre sus procesos N3P y N3X que la compañía había presentado anteriormente: N3P ofrecería un 5 % más de velocidad o un 5-10 % menos de energía y una "densidad de chips" 1,04 veces mayor en comparación con N3E, mientras que N3X ofrecería una ganancia de velocidad del 5 % a costa de una fuga ~3,5 veces mayor y la misma densidad en comparación con N3P. Se programó que N3P entrara en producción en volumen en la segunda mitad de 2024, y N3X le seguiría en 2025. ^{[ 60 ]}

En julio de 2023, la firma de investigación de la industria de semiconductores TechInsights dijo haber descubierto que  el proceso GAA (gate-all-around) de 3 nm de Samsung se había incorporado al ASIC minero de criptomonedas (Whatsminer M56S++) de un fabricante chino, MicroBT. ^{[ 61 ]}

El 7 de septiembre de 2023, MediaTek y TSMC anunciaron que MediaTek había desarrollado su primer  chip de 3 nm, y se esperaba que la producción en volumen comenzara en 2024. ^{[ 62 ]}

El 22 de mayo de 2025, Xiaomi anunció su primer  chip de 3 nm, XRING O1, de producción en volumen bajo el proceso TSMC N3E, que se había incorporado a su teléfono Xiaomi 15S Pro y a la tableta Xiaomi Pad 7 Ultra. ^{[ 63 ] [ 64 ]}