Nové pokroky v čipoch sľubujú predĺženie životnosti batérie

Pár oznámení o výrobe čipov dnes ohlasuje dôležité zmeny spôsobu výroby procesorov v budúcnosti.

Po prvé, Taiwan Semiconductor Manufacturing Corp. (TSMC) a ARM uviedli, že TSMC využila procesory ARM novej generácie na svojom 16nmovom procese FinFET. Po druhé, spoločnosť Globalfoundries uviedla, že preukázala stohovanie 3D čipov pomocou procesu známeho ako Through-Silicon Vias (TSV). Oznámenie TSMC ukazuje, že zlieváreň je na dobrej ceste, aby fungovala FinFET, a že 64-bitové jadrá ARM napredujú, zatiaľ čo oznámenie Globalfoundries poukazuje na to, že je možné zrýchliť spojenia medzi razidlami, čo umožňuje rýchlejší výkon.

Väčšina pozorovateľov sa domnieva, že proces FinFET, ktorý vyžaduje použitie vertikálneho alebo 3D kanála na rozdiel od tradičného planárneho tranzistora na zabalenie viacerých tranzistorov na čip pri súčasnom pokračovaní v mierke výkonu a výkonu, je dôležitý na kontrolu úniku tranzistora. Takto sa zlepší výkonovo výkonnejšie procesory. To je dôležité, pretože si myslím, že by sme všetci radi, keby naše telefóny a tablety používali menej energie a mali lepšiu výdrž batérie.

Spoločnosť Intel ako prvá začala hromadne vyrábať technológiu FinFET pomocou technológie Tri-Gate av súčasnosti ju používa na výrobu svojich 22nm čipov Ivy Bridge. Spoločná platformová skupina, ktorú tvoria spoločnosti IBM, Globalfoundries a Samsung, nedávno uviedla, že je na dobrej ceste vyrábať FinFET v rámci svojho 14nm procesu v roku 2014 s veľkou produkciou pravdepodobne v roku 2015.

Spoločnosť Globalfoundries na nedávnej udalosti uviedla, že má simuláciu dvojjadrového jadra ARM Cortex-A9, zatiaľ čo spoločnosť Samsung uviedla, že vytvorila kazetu ARM Cortex-A7, v oboch prípadoch pomocou svojich 14nm technológií FinFET.

TSMC, najväčší nezávislý výrobca polovodičov na svete, už predtým povedal, že aj v tomto procese bude vyrábať FinFET, čo nazýva 16nm proces. (Podobne ako v prípade prístupu spoločnej platformy sa zdá, že to zahŕňa zmenu front-end tranzistorov, ale udržiava back-end proces na 20nm.) TSMC vyrába veľké množstvo procesorov používaných v dnešných produktoch, vrátane špičkových procesorov od spoločností Qualcomm, Nvidia, Broadcom a mnohých ďalších. Dnešné oznámenie uviedlo, že TSMC a ARM spolupracovali na optimalizácii Cortex-A57 pre proces FinFET pomocou ARM Artisan fyzickej IP, pamäťových makier TSMC a rôznych technológií automatizácie elektronického návrhu (EDA). Zmyslom týchto oblátok je vyladiť proces TSMC a získať spätnú väzbu o tom, ako proces FinFET interaguje s architektúrou.

Cortex-A57 bude prvým procesorovým jadrom ARM, ktoré bude podporovať jeho architektúru ARMv8 a tým aj jeho prvé 64-bitové jadro. Jadrá ARM sú začlenené do veľmi veľkého množstva procesorov, vrátane procesorov takmer v každom mobilnom telefóne, a prechod na 64-bit by mal priniesť niektoré nové možnosti. Mnohí dodávatelia pracujú najmä na 64-bitových serverových čipoch využívajúcich toto jadro, zatiaľ čo iní v budúcich procesoroch mobilných telefónov spárujú nízkoenergetický Cortex-A53. ARM hovorí, že prví spracovatelia, ktorí používajú jadrá A57 a A53, sa objavia na 28 nm a dalo by sa očakávať, že uvidíme výrobu po 20 nm, potom prejsť na výrobu FinFET.

V tomto prvom 16nm páskovom výstupe FinFET ARM tvrdí, že A57 bol menší ako Cortex-A15 pri 28 nm, čo je asi 6 mm ², aj keď ponúka nové funkcie, napríklad 64-bitové možnosti. Táto páska-out zahŕňala vysoko výkonnú knižnicu, ktorá používa väčšie bunky, ako sa často používajú v mobilných čipoch, a ešte nebola optimalizovaná pre tento proces, takže výsledné jadro môže byť ešte menšie.

Medzitým spoločnosť Globalfoundries uviedla, že preukázala svoje prvé plne funkčné doštičky SRAM, ktoré používajú TSV na svojom procese 20nm-LPM (nízkoenergetický pre mobilný telefón). TSV umožňujú 3D stohovanie čipov, čo nielen znižuje fyzickú stopu, ale tiež zvyšuje šírku pásma a znižuje energiu. Tieto integrujú vodivý materiál medzi viacerými vrstvami kremíkovej matrice, čím sa vytvárajú vertikálne naskladané triesky. Pri prístupe Globalfoundries „cez stred“ sa spojenia alebo priechody vkladajú do kremíka potom, ako doštičky dokončili prednú časť procesu, ale pred začatím zadnej časti čiary. Zhotovením TSV po procese front-end-line, ktorý vyžaduje vysoké teploty, môže Globalfoundries použiť medi na priechody, aby sa dosiahol lepší výkon.

Všimnite si, že každý priechod je v skutočnosti pomerne veľký v porovnaní s typickými vlastnosťami moderného procesora, ktorý meria v mikrometroch v porovnaní s nanometrami používanými na výrobu tranzistorov. Typický aplikačný procesor alebo grafický čip môže potrebovať približne 1 000 takýchto kanálov.

Demonštrácia sa uskutočnila v Globalfoundries 'Fab 8 v Saratoga County, New York.

Opäť je to dôležité, pretože priemysel už dlho hovorí o ukladaní čipov. Spoločnosť Nvidia nedávno uviedla, že jej grafický procesor 2015, známy ako „Volta“, bude obsahovať skomprimovaný DRAM na zlepšenie výkonu. Všeobecne sa očakáva, že ponuky ďalších TSV budú mať aj ďalšie zlievárne.

Akoby demonštrovali dôležitosť TSV, množstvo tvorcov pamäte, tvorcov logických čipov, tvorcov systémov a zlievarní dnes oznámilo, že dosiahli konsenzus v otázke štandardu pre „hybridnú pamäťovú kocku“, ktorá využíva viacero fyzických vrstiev zvýšiť hustotu aj šírku pásma pamäte. Tento produkt som prvýkrát videl na demonštrácii spoločnosti Micron na Intel Developer Forum asi pred 18 mesiacmi, ale toto sa teraz rozrástlo na skupinu s názvom Konzorcium hybridnej pamäte Cube a zahŕňa všetkých troch hlavných výrobcov DRAM: Micron, Samsung a SK Hynix.

Nová špecifikácia pokrýva spojenia krátkeho dosahu a „veľmi krátkeho dosahu“ naprieč fyzickými vrstvami, najmä pre pripojenia k logike v aplikáciách, ako sú vysokovýkonné siete a testovanie a správa. Počiatočná špecifikácia obsahuje až 15 Gb / s pre krátky dosah a 10 Gb / s pre veľmi krátky dosah. Skupina si kladie za cieľ ich modernizáciu na 28 Gb / s a ​​15 Gb / s do prvého štvrťroka 2014. (UPDATE: Micron tvrdí, že bude vzorkovať pamäťové lode využívajúce technológiu TSV v treťom štvrťroku 2013, pričom objem výroby sa očakáva v prvej polovici roku 2013. 2014.)

Tento rok neuvidíte 16nm produktov; až do konca roka alebo začiatkom budúceho roka sa priemysel nezmení na produkty s priemerom 20 nm. Ihneď neuvidíte procesory, ktoré obsahujú TSV. V skutočnosti ani TSMC, ani Globalfoundries neuviedli skutočné dátumy výroby týchto technológií. Rôzne kombinácie týchto technológií a ďalších by napriek tomu mali priniesť niektoré zaujímavé produkty koncom budúceho roka alebo pravdepodobne v roku 2015.