Video: The Importance of 7nm (November 2024)
Vorige week schreef ik over de eerste 20nm-toepassingsprocessors, die volgens planning begin volgend jaar in producten worden verzonden. Maar als de chipproducerende bedrijven iets later zijn dan ik had verwacht voor 20 nm, zijn ze van plan snel over te schakelen naar de volgende node, de 14 nm en 16 nm chips. Het zal me niet verbazen als we heel weinig 20nm chips zien, en in plaats daarvan zien dat veel ontwerpen die generatie overslaan en direct van de 28nm-processen standaard op de meeste toonaangevende chips van vandaag naar de 14 of 16nm generatie gaan.
Natuurlijk is Intel op zijn eigen cadans en is hij twee jaar geleden begonnen met het verzenden van 22nm-chips, met 14nm-chips gepland voor massa-beschikbaarheid in de tweede helft van dit jaar. In plaats daarvan heb ik het over chips van de fabless halfgeleiderbedrijven - iedereen, van Apple en Qualcomm tot NVIDIA en AMD - die productiebedrijven gebruiken die bekend staan als gieterijen - zoals TSMC, Samsung en Globalfoundries - om de chip daadwerkelijk te produceren. Alle grote gieterijen gebruiken traditionele vlakke transistoren op 20 nm, terwijl ze van plan zijn om 3D-ontwerpen of FinFET-ontwerpen te introduceren bij de volgende stap, die TSMC 16 nm noemt en Samsung en Globalfoundries 14 nm noemen. In beide gevallen zou dit betekenen dat de transistors zelf moeten worden vervangen en verkleind, terwijl de achterkant hetzelfde ontwerp moet hebben als voor 20 nm, dus het is zoiets als een "halve knoop" in plaats van een krimp van de volledige generatie. (Ik besprak eerder deze maand de problemen met het schalen van chips.)
De grote aankondiging van vorige week in deze geest kwam van Samsung en Globalfoundries, die plannen aankondigden om samen te werken aan 14nm-productie, zodat chipontwerpbedrijven in theorie dezelfde ontwerpen in fabrieken van beide bedrijven konden produceren.
In feite lijkt dit te betekenen dat Samsung haar 14nm FinFET-proces in licentie geeft aan Globalfoundries, waardoor een groter aantal fabrieken dat proces kan gebruiken, waardoor een sterkere concurrent van TSMC ontstaat, wat de leidende gieterij is. De twee groepen strijden vaak om toonaangevende klanten, zoals Apple. TSMC en Samsung toonden enkele weken geleden op de ISSCC-show vroege testchips geproduceerd op hun 16- en 14nm-processen.
Samsung maakt een prototype van 14 nm in zijn fabriek in GiHeung, Zuid-Korea en zal productie aanbieden in zijn fabrieken in Hwaseong, Zuid-Korea en in Austin, Texas, terwijl Globalfoundries het zal aanbieden in zijn fabriek nabij Saratoga, NY.
In de aankondiging zeiden de twee bedrijven dat dit proces chips mogelijk maakt die tot 20 procent hogere snelheid gebruiken met hetzelfde vermogen, of met dezelfde snelheid kunnen werken en 35 procent minder vermogen kunnen gebruiken. (Let op: als een chipfabrikant het heeft over snelheid of vermogen, hebben ze het op transistorniveau; afgewerkte producten zijn vaak heel anders.) Ze zeiden ook dat dit proces 15 procent gebiedsschaal biedt ten opzichte van industriële 20nm vlakke technologie, een mooie toename voor de helft -knooppunt. Samsung is al begonnen met prototyping en zei dat het van plan is om eind 2014 met de massaproductie te beginnen. (Nogmaals, er zit meestal een vertraging van enkele maanden tussen het moment waarop een gieterij begint met massaproductie en de chips verschijnen in consumentenproducten.)
Deze eerste generatie maakt deel uit van het Low Power Enhanced (LPE) -proces, met een Low Power Plus (LPP) -proces dat een prestatieverbetering biedt die beschikbaar is in 2015. Globalfoundries zou de LPE-productie begin 2015 opvoeren. Dit is later dan de oorspronkelijke routekaart, maar ten minste de kloof tussen het en 20 nm is niet langer geworden.
Beide bedrijven zeggen dat ze nu hun 20 nm-proces voor testproducten hebben en verwachten dat de productie later dit jaar zal stijgen, hoewel we nog geen specifieke producten hebben aangekondigd. Globalfoundries zegt dat zijn 20 nm-technologie tot 40 procent prestatieverbetering en twee keer de poortdichtheid van zijn 28 nm-producten biedt, terwijl Samsung eerder heeft gezegd dat het 20 nm-proces 30 procent sneller is dan het 28 nm-proces.
TSMC zegt dat het de volledige productie van 20 nm is gestart en de SoC-productie van 20 nm zal opvoeren in de tweede helft van het jaar. TSMC beweerde dat zijn 20 nm-proces 30 procent hogere snelheid of 25 procent minder vermogen kan bieden dan zijn 28 nm-technologie, met 1, 9 keer de dichtheid. TSMC gaat naar 16nm en plant 16-FinFET- en 16-FinFET Plus-processen, en heeft gezegd dat de eerste versie met 30% snelheid zal verbeteren bij hetzelfde vermogen. Meer recent heeft het bedrijf gezegd dat de Plus-versie een extra snelheidsverbetering van 15 procent of een vermogensreductie van 30 procent zal bieden in vergelijking met de eerste versie (voor een totaal van 40 procent snelheidsverbetering en 55 procent reductie van vermogen boven 20 nm). Dit wordt gevolgd door een versie van 10 nm, gepland om eind 2015 met "risicoproductie" (vroege prototypes) te beginnen, met een snelheidsverbetering van 25 procent of een vermogensreductie van 45 procent, vergeleken met de 16-FinFET Plus-versie, samen met een 2.2 X verbetering van de dichtheid.
Tot nu toe heeft alleen Qualcomm een belangrijk 20 nm-product aangekondigd, met zijn eerste 20 nm-modem van TSMC in de tweede helft van dit jaar in producten en de eerste 20 nm applicatie-processor - de Snapdragon 810 - gericht op producten die in de eerste helft worden verzonden van 2015. Maar vergeet niet dat het altijd even duurt voordat de gieterijen zeggen dat ze in massaproductie zijn totdat echte consumentenproducten in volume verschijnen.
De samenwerking tussen Samsung en Globalfoundries is interessant omdat beiden lid waren van de Common Platform Alliance, die was gebaseerd op chipproductieprocessen van IBM. Common Platform had blijkbaar betrekking op technologieën van 65 nm tot 28 nm, dus het lijkt erop dat dit echt de twee grote productiebedrijven zijn die samenkomen op Samsung's proces zonder de betrokkenheid van IBM. Maar zowel Samsung als Globalfoundries werken nog steeds samen met IBM via een R & D-groep in Albany, NY die opties voor 10 nm en meer onderzoekt.
Als de bedrijven hun beloften daadwerkelijk kunnen waarmaken, zouden we toonaangevende consumentenproducten moeten zien die het grootste deel van dit jaar 28 nm gebruiken, volgend jaar 20 nm, 14 of 16 nm in 2016 en misschien 10 nm in 2017. Intussen zegt Intel dat het 14 nm produceert in volume nu, en we zouden het in veel producten in de tweede helft van dit jaar moeten zien, met 10 nm na twee jaar achterstand. Dit kan de komende jaren behoorlijk interessant maken, omdat we mogelijk elk jaar verbeteringen in vermogen en energie-efficiëntie in onze producten zien.
