Pripravte sa na čipy 14nm a 16nm

Minulý týždeň som písal o prvých 20nm aplikačných procesoroch, ktoré by mali byť dodávané do produktov začiatkom budúceho roka. Ak sú však spoločnosti vyrábajúce čip o niečo neskôr, ako by som očakával za 20nm, plánujú rýchlo prejsť na ďalší uzol, na čipy 14nm a 16nm. Neprekvapí ma, ak uvidíme len veľmi málo 20nm čipov a namiesto toho uvidíme veľa návrhov preskakovať túto generáciu a ísť priamo od štandardu 28nm procesov na najmodernejších čipoch dnes k 14 alebo 16nm generácii.

Spoločnosť Intel je samozrejme na vlastnej kadencii, keď začala pred dvoma rokmi dodávať 22nm čipy, pričom v druhej polovici tohto roka sa očakáva hromadná dostupnosť 14nm čipov. Namiesto toho hovorím o čipoch od báječných polovodičových spoločností - od spoločností Apple a Qualcomm po Nvidia a AMD - ktoré používajú výrobné firmy známe ako zlievárne - ako TSMC, Samsung a Globalfoundries - na výrobu čipu. Všetky hlavné zlievarne používajú tradičné planárne tranzistory vo vzdialenosti 20 nm, zatiaľ čo v nasledujúcom kroku plánujú zaviesť 3-D alebo FinFET návrhy, ktoré TSMC volá 16nm a Samsung a Globalfoundries volajú 14nm. V obidvoch prípadoch by to znamenalo zmenu a zmenšenie samotných tranzistorov, pričom by sa zadná časť ponechala v rovnakom vyhotovení ako pre 20nm, takže je to niečo ako „polovičný uzol“ namiesto toho, aby sa zmenšila celková generácia. (Diskutoval som o problémoch, ktorým čelí škálovanie čipov začiatkom tohto mesiaca.)

Minulý týždeň veľké oznámenie v tejto oblasti prišlo od spoločností Samsung a Globalfoundries, ktoré oznámili plány na spoluprácu pri výrobe 14nm, aby spoločnosti zaoberajúce sa čipovým dizajnom mohli teoreticky vyrábať rovnaké vzory v továrňach od oboch spoločností.

Zdá sa, že to v skutočnosti znamená, že spoločnosť Samsung udeľuje licenciu na 14-mesačný proces FinFET spoločnosti Globalfoundries, čo umožní širšiemu počtu závodov tento proces využívať, čím sa vytvorí silnejší konkurent spoločnosti TSMC, ktorá je poprednou zlievárňou. Tieto dve skupiny často súperia o špičkových zákazníkov, ako napríklad Apple. TSMC a Samsung ukázali skoré testovacie čipy vyrobené na ich 16 a 14nm procesoch na výstave ISSCC pred niekoľkými týždňami.

Spoločnosť Samsung prototypuje 14nm vo svojom závode v Južnej Kórei v GiHeung a bude ponúkať výrobu vo svojich závodoch v Hwaseongu v Južnej Kórei a v Austine v Texase, zatiaľ čo spoločnosť Globalfoundries ju bude ponúkať vo svojom závode v blízkosti Saratoga, NY.

V oznámení obe spoločnosti uviedli, že tento proces umožní čipy, ktoré sú až o 20 percent vyššie ako pri rovnakom výkone, alebo by mohli bežať rovnakou rýchlosťou a používať o 35 percent menej energie. (Všimnite si, že keď niektorý výrobca čipov hovorí o rýchlosti alebo výkone, hovoria na úrovni tranzistorov; hotové výrobky sú často celkom odlišné.) Tiež povedali, že tento proces poskytuje škálovanie v rozsahu 15 percent v porovnaní s priemyselnou 20nm planárnou technológiou, čo je pekný nárast o polovicu -node. Spoločnosť Samsung už začala vyrábať prototypy a uviedla, že plánuje začať hromadnú výrobu do konca roku 2014. (Opäť platí, že medzi začiatkom hromadnej výroby a odštiepením v spotrebiteľských výrobkoch sa zvyčajne vyskytuje oneskorenie niekoľkých mesiacov.)

Táto prvá generácia bude v procese nízkoenergetického vylepšenia (LPE), s procesom nízkej spotreby plus (LPP), ktorý poskytne zvýšenie výkonu k dispozícii v roku 2015. Globalfoundries by začiatkom roka 2015 rampoval s výrobou LPE. Je to neskôr ako v pôvodnej cestovnej mape, Aspoň medzera medzi ňou a 20 nm sa už viac nezmenila.

Obidve spoločnosti tvrdia, že teraz už majú 20nm proces pre testované produkty a očakávajú, že výroba sa zvýši koncom tohto roka, hoci sme zatiaľ nepočuli žiadne konkrétne produkty, ktoré boli ohlásené. Globalfoundries tvrdí, že jej 20nm technológia poskytuje až 40 percentné zlepšenie výkonu a dvojnásobnú hustotu brány svojich 28nm produktov, zatiaľ čo spoločnosť Samsung už predtým uviedla, že jej 20nm proces je o 30 percent rýchlejší ako 28nm.

TSMC tvrdí, že zahájila úplnú výrobu 20nm a v druhej polovici roka zvýši výrobu SoC o 20nm. TSMC tvrdil, že jej 20nm proces môže poskytnúť o 30 percent vyššiu rýchlosť alebo o 25 percent menej energie ako jej technológia 28 nm, s 1, 9-násobkom hustoty. Pokiaľ ide o 16 nm, TSMC plánuje procesy 16-FinFET a 16-FinFET Plus a uviedla, že prvá verzia ponúkne 30% zlepšenie rýchlosti pri rovnakej sile. Spoločnosť nedávno uviedla, že verzia Plus ponúkne ďalšie 15-percentné zlepšenie rýchlosti alebo 30-percentné zníženie výkonu v porovnaní s prvou verziou (celkovo 40-percentné zvýšenie rýchlosti a 55-percentné zníženie výkonu nad 20nm). Potom bude nasledovať 10nm verzia naplánovaná na spustenie „rizikovej výroby“ (skoré prototypy) na konci roku 2015 so zvýšením rýchlosti o 25 percent alebo znížením výkonu o 45 percent v porovnaní s verziou 16-FinFET Plus, spolu s 2.2 X zlepšenie hustoty.

Doposiaľ iba spoločnosť Qualcomm oznámila významný 20nm produkt, pričom prvý 20nm modem vyrobený spoločnosťou TSMC má byť uvedený v produktoch v druhej polovici tohto roka a prvý 20nm aplikačný procesor - Snapdragon 810 - zameraný na prepravu produktov v prvej polovici roku 2015. Pamätajte však, že medzi zlievárňami, ktoré hovoria, že sú v hromadnej výrobe, trvá vždy určitý čas, kým sa neobjavia skutočné spotrebiteľské výrobky.

Spolupráca medzi spoločnosťami Samsung a Globalfoundries je zaujímavá, pretože obaja boli členmi spoločnej platformy Alliance, ktorá bola založená na procesoch výroby čipov od spoločnosti IBM. Spoločná platforma zjavne pokrývala technológie od 65 nm do 28 nm, takže sa zdá, že toto sú skutočne dve veľké výrobné spoločnosti, ktoré sa spájajú do procesu spoločnosti Samsung bez účasti spoločnosti IBM. Spoločnosti Samsung aj Globalfoundries však stále spolupracujú s IBM prostredníctvom výskumno-vývojovej skupiny v americkom štáte Albany, ktorá skúma možnosti pre 10nm a viac.

Ak spoločnosti skutočne splnia svoje sľuby, mali by sme vidieť špičkové spotrebiteľské produkty využívajúce väčšinu tohto roka 28 nm, budúci rok 20 nm, 14 alebo 16 nm v roku 2016 a možno 10 nm v roku 2017. Medzitým spoločnosť Intel tvrdí, že vyrába 14 nm v objeme teraz, a mali by sme to vidieť v mnohých produktoch v druhej polovici tohto roka, s 10nm nasledujúcimi o dva roky neskôr. To by mohlo urobiť niekoľko nasledujúcich rokov veľmi zaujímavými, pretože každý rok môžeme zaznamenať zlepšenie v energetickej a energetickej účinnosti našich výrobkov.