結論:GAA(Gate All Around)トランジスタはゲートが半導体チャネルの全周を囲む次世代トランジスタ構造。FinFETの後継として3nm以降の先端ノードで採用され、Samsungは2022年に3GS世代で、TSMCはN2(2nm)世代で量産を開始・予定している。
GAAとは何か
GAAトランジスタはナノシート(Nanosheet)またはナノワイヤ(Nanowire)と呼ばれる薄い半導体層をゲートが完全に囲む構造だ。FinFETがゲートをフィンの三面から制御するのに対し、GAAは全周囲(四面)からチャネルを制御する。この全周制御によってリーク電流の抑制・ドライブ電流向上・電源電圧の低減が可能となり、FinFETの物理的限界を突破する。
ナノシートGAA vs. FinFET
Samsungは自社のGAAを「マルチブリッジチャネルFET(MBCFET)」と呼び、複数のナノシートを積層して電流駆動力を高める設計を採用している。TSMCはN2世代でGAA(Nanosheet FET)に移行し、N2Pではさらなる性能向上を図る。GAAの製造では薄いSi/SiGe多層膜を交互に積んでリリースエッチング(SiGe選択除去)でナノシートを形成するため、ドライエッチング・ALD・RTAの精度が極めて重要だ。
BSPDN(裏面電源供給)との組み合わせ
GAAと並行して注目されるのがBSPDN(Backside Power Delivery Network:裏面電源供給ネットワーク)だ。従来はウェーハ表面の配線で電源を供給していたが、BSPDNはウェーハ裏面から電源を供給してロジック配線の混雑を解消する。IntelがIntel 20Aで先行導入し、TSMCもN2世代以降での採用を予定する。GAA+BSPDNの組み合わせが次世代ノードの性能を決定づける。
投資・M&A視点
GAA量産への移行はTSMC・Samsung・Intelにとって数兆円規模の設備投資を伴う。装置面ではALD・原子層エッチング(ALE)・高精度CD-SEMの需要が急拡大し、装置各社にとって大きなビジネス機会だ。GAA対応EDA(設計自動化)ツールを持つSynopsys・Cadenceの価値も高まる。中国はGAAへのアクセスが米国輸出規制で制限されており、先端ノードの地政学的分断が進んでいる。
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