Video: The Importance of 7nm (Oktober 2024)
I forrige uke skrev jeg om de første 20nm applikasjonsprosessorene, som er beregnet for levering i produkter tidlig neste år. Men hvis chip-produsent selskapene er litt senere enn jeg hadde forventet for 20nm, planlegger de å skifte raskt til neste node, 14nm og 16nm chips. Det vil ikke overraske meg om vi ser veldig få 20nm-brikker, og i stedet ser mange design hoppe over den generasjonen og gå direkte fra 28nm-prosessstandarden på de fleste ledende brikker i dag til 14- eller 16nm-generasjonen.
Selvfølgelig er Intel på sin egen kadens, etter å ha begynt å sende 22nm chips for to år siden, med 14nm brikker planlagt for massetilgjengelighet i andre halvdel av dette året. I stedet snakker jeg om sjetonger fra de fabelaktige halvlederbedriftene - alle fra Apple og Qualcomm til Nvidia og AMD - som bruker produksjonsselskaper kjent som støperier - som TSMC, Samsung og Globalfoundries - for å faktisk produsere brikken. Alle hovedstøperiene bruker tradisjonelle plane transistorer ved 20nm, mens de planlegger å introdusere 3D-design eller FinFET-design på neste trinn, som TSMC kaller 16nm og Samsung og Globalfoundries kaller 14nm. I begge tilfeller vil dette innebære å endre og krympe transistorene selv mens de forlater bakenden på samme design som for 20nm, så det er noe som en "halv node", i stedet for en full generasjons krymp. (Jeg diskuterte vanskeligheter med skalering av brikke tidligere denne måneden.)
Forrige ukes store kunngjøring på denne måten kom fra Samsung og Globalfoundries, som kunngjorde planer om å samarbeide om 14nm produksjon, slik at chipdesignselskaper teoretisk kunne produsere de samme designene i fabrikker fra begge selskaper.
Effektivt ser dette ut til å bety at Samsung lisensierer sin 14nm FinFET-prosess til Globalfoundries, noe som vil gi et bredere antall fabrikker bruk av denne prosessen, og skaper en sterkere konkurrent til TSMC, som er det ledende støperiet. De to gruppene kjemper ofte for ledende kunder, for eksempel Apple. TSMC og Samsung viste tidlige testbrikker produsert på sine 16 og 14nm prosesser på ISSCC-showet for noen uker siden.
Samsung prototyper 14nm på sin fabrikk i GiHeung, Sør-Korea, og vil tilby produksjon ved fabrikkene i Hwaseong, Sør-Korea og i Austin, Texas, mens Globalfoundries vil tilby det i fabrikken nær Saratoga, NY.
I kunngjøringen sa de to selskapene at denne prosessen vil aktivere brikker som er opptil 20 prosent høyere hastighet ved bruk av samme kraft, eller kan kjøre med samme hastighet og bruke 35 prosent mindre strøm. (Legg merke til når noen brikkeprodusent snakker om hastighet eller kraft, de snakker på transistornivå; ferdige produkter er ofte ganske forskjellige.) De sa også at denne prosessen gir 15 prosent arealstørrelse over industriell 20nm plan teknologi, en fin økning for et halvt -node. Samsung har allerede begynt å prototype og sa at de planlegger å starte masseproduksjon innen utgangen av 2014. (Legg igjen merke til at det vanligvis er et forsinkelse på flere måneder mellom når et støperi starter masseproduksjon og chipsene vises i forbrukerprodukter.)
Denne første generasjonen vil være på Low Power Enhanced (LPE) -prosess, med en Low Power Plus (LPP) -prosess som gir et ytelsesøkning tilgjengelig i 2015. Globalfoundries ville sette i gang LPE-produksjonen tidlig i 2015. Dette er senere enn det opprinnelige veikartet, men i det minste har gapet mellom det og 20nm ikke fått lenger.
Begge selskapene sier at de har 20nm-prosessen som fungerer for testprodukter nå, og forventer at produksjonen vil øke senere i år, selv om vi ikke har hørt noen spesifikke produkter som er kunngjort ennå. Globalfoundries sier at 20nm-teknologien gir opptil 40 prosent ytelsesforbedring og det dobbelte av porttettheten til sine 28nm-produkter, mens Samsung tidligere har sagt at 20nm-prosessen er 30 prosent raskere enn den 28nm.
TSMC sier at den har startet full produksjon på 20nm og vil øke 20Nm SoC-produksjonen i andre halvår. TSMC hevdet at 20nm-prosessen kan gi 30 prosent høyere hastighet eller 25 prosent mindre strøm enn 28nm-teknologien, med 1, 9 ganger tettheten. Flytter til 16nm, planlegger TSMC 16-FinFET og 16-FinFET Plus prosesser, og har sagt at den første versjonen vil tilby en 30 prosent forbedring i hastighet med samme kraft. Mer nylig har selskapet sagt at Plus-versjonen vil tilby ytterligere 15 prosent hastighetsforbedring eller 30 prosent strømreduksjon sammenlignet med første versjon (for totalt 40 prosent hastighetsforbedring og 55 prosent reduksjon i effekt over 20nm). Dette vil bli fulgt av en 10nm-versjon, beregnet for å starte "risikoproduksjon" (tidlige prototyper) i slutten av 2015, med en 25 prosent hastighetsforbedring eller 45 prosent strømreduksjon, sammenlignet med 16-FinFET Plus-versjonen, sammen med en 2, 2 X forbedring i tetthet.
Så langt har bare Qualcomm kunngjort et stort 20nm-produkt, med sitt første 20nm-modem laget av TSMC på grunn av produkter i andre halvår i år, og den første 20nm-applikasjonsprosessoren - Snapdragon 810 - rettet mot produkter som sendes i første halvår av 2015. Men husk at det alltid tar litt tid mellom når støperiene sier at de er i masseproduksjon til virkelige forbrukerprodukter dukker opp i volum.
Samarbeidet mellom Samsung og Globalfoundries er interessant, ettersom begge har vært medlemmer av Common Platform Alliance, som var basert rundt chip-produksjonsprosesser fra IBM. Felles plattform dekket tilsynelatende teknologier fra 65nm til 28nm, så det virker som om dette virkelig er de to store produksjonsselskapene som kommer sammen om Samsungs prosess uten IBMs involvering. Men både Samsung og Globalfoundries samarbeider fortsatt med IBM gjennom en FoU-gruppe i Albany, NY som undersøker alternativer for 10nm og utover.
Hvis selskapene faktisk kan levere sine løfter, bør vi se ledende forbrukerprodukter som bruker 28nm det meste av året, 20nm neste år, 14 eller 16 nm i 2016, og kanskje 10nm i 2017. I mellomtiden sier Intel at det produserer 14nm i volum nå, og vi bør se det i mange produkter i andre halvår i år, med 10nm etter to år etter. Dette kan gjøre de neste årene ganske interessante, ettersom vi kan se forbedringer i kraft og energieffektivitet i produktene våre hvert år.
