Raziščite vrhunce konference o trdnih tokokrogih (isscc)

V zadnjem času smo slišali o upočasnitvi Mooreovega zakona in čeprav se zdi, da to v nekaterih primerih drži, v drugih delih polprevodniškega podjetja pa napreduje. Na prejšnji teden Mednarodni konferenci o trdnih tokokrogih (ISSCC) se je zdelo, da so veliki trendi čipov okrog uvajanja novih materialov, novih tehnik in novih idej, s katerimi bi gostoto tranzistorjev še naprej povečevali in izboljševali energetsko učinkovitost. Seveda to v resnici ni novica. To smo videli v pogovorih o izdelavi logičnih čipov na novih 7nm procesih, o ustvarjanju 512Gb 3D NAND čipov in o različnih novih procesorjih.

Oblikovalci čipov razmišljajo o novih strukturah in materialih za tranzistorje, kot je prikazano na sliki zgoraj iz TSMC. Veliko je bilo razprav o novih orodjih za izdelavo tranzistorjev, vključno z napredkom litografije, kot je EUV in usmerjena samonastavitev, ter novimi načini pakiranja, ki večkrat umrejo skupaj.

Preden se lotim podrobnosti, mi ostaja precej neverjetno, kako daleč je prišla čip industrija in kako zelo razširjeni čipi so postali v našem vsakdanjem življenju. Direktor podjetja Texas Instruments Ahmad Bahai je v svoji predstavitvi ugotovil, da je industrija v letu 2015 prodala povprečno 109 žetonov za vsakega človeka na planetu. Njegov govor se je osredotočil na to, kako namesto na trgih, kjer dominira ena aplikacija - najprej osebni računalniki, nato mobilni telefoni - industrija zdaj mora biti bolj osredotočena na "vse pametnejše", saj različne vrste čipov najdejo pot v ogromno število aplikacij.

Kljub temu se industrija spopada z velikimi izzivi. Število podjetij, ki si lahko privoščijo gradnjo vrhunskih obratov za proizvodnjo logike, se je z dvaindvajsetih na vozlišču 130 nm zmanjšalo na samo štiri podjetja danes na vozlišču 16 / 14nm (Intel, Samsung, TSMC in GlobalFoundries) z novim postopkom tehnologija je stala več milijard, razvoj novih obratov pa še več. Dejansko je prejšnji teden Intel dejal, da bo porabil 7 milijard dolarjev, da bi razvil 7 nm na lupini naprave, ki so jo zgradili pred nekaj leti v Arizoni.

Kljub temu je bilo več predstavitev načrtov različnih podjetij za prehod na 10nm in 7nm procese.

TSMC je predstavil svoj 10nm proces, prvi čip pa je bil objavljen Qualcomm Snapdragon 835, ki bo kmalu izšel. TSMC je morda najbolj oddaljen, saj dejansko prodaja 7nm proces, na ISSCC pa je opisal funkcionalni 7nm testni čip SRAM. To bo uporabil zdaj že standardni koncept tranzistorja FinFET, vendar z nekaterimi vezje tehnike za zanesljivo in učinkovito delovanje pri manjši velikosti. Zlasti TSMC pravi, da bo izdelal prvo različico svojih 7nm čipov s potopno litografijo, namesto da bi čakal na EUV kot večina njegovih konkurentov.

Spomnimo se, da se vsak največji proizvajalec imenuje 7nm zelo razlikuje, zato je glede na gostoto možno, da bo proces TSMC 7nm podoben Intelovemu prihodnjemu 10nm procesu.

Samsung dela tudi na 7nm, podjetje pa je jasno povedalo, da namerava počakati na EUV. Na razstavi je Samsung spregovoril o prednostih litografije EUV in o napredku, ki ga je dosegel pri uporabi tehnologije.

3D NAND

Nekatere zanimivejše objave so zajele 512Gb 3D NAND bliskavico in pokazale, kako hitro raste gostota bliska NAND.

Western Digital (ki je kupil SanDisk) je govoril o 512Gb 3D NAND bliskovni napravi, ki jo je napovedal pred nastopom, in pojasnil, kako ta naprava še naprej povečuje gostoto takšnih čipov.

Ta čip uporablja 64 plasti spominskih celic in tri-bitne na celico, da doseže 512Gb na matri, ki meri 132 kvadratnih milimetrov. Ni ravno gosta kot Micron / Intel 3D NAND design, ki uporablja drugačno arhitekturo s perifernim vezjem pod matriko (CuA), da doseže 768Gb na 179 kvadratnih milimetrskih matrih, vendar je lep korak naprej. WD in Toshiba sta dejala, da lahko izboljša zanesljivost in pospeši čas branja za 20 odstotkov ter doseže hitrost zapisovanja 55 megabajtov na sekundo (MBps). To je v pilotski proizvodnji, zaradi obsežne proizvodnje pa v drugi polovici leta 2017.

Da ne bomo pretiravali, je Samsung leto po tem, ko je pokazal 48-plastno 256Gb napravo, pokazal svoj novi 64-slojni 512Gb 3D NAND čip. Podjetje je zelo poudarilo, da je dokazalo, da je gostota območja 2D NAND bliskavice med letoma 2011 in 2016 rasla za 26 odstotkov na leto, vendar je od uvedbe treh let lahko zvišala gostoto areal 3D NAND bliskavice za 50 odstotkov na leto. nazaj.

Samsungov čip 512Gb, ki uporablja tudi tehnologijo treh bitov na celico, ima matrico 128, 5 kvadratnih milimetrov, zaradi česar je nekoliko gostejši od zasnove WD / Toshiba, čeprav ne tako dober kot dizajn Micron / Intel. Samsung je veliko svojega razgovora porabil, ko je opisoval, kako je uporaba tanjših slojev predstavljala izzive in kako je ustvaril nove tehnike za reševanje izzivov glede zanesljivosti in moči, ustvarjenih z uporabo teh tanjših plasti. Kaže, da je čas branja 60 mikrosekund (149MBps zaporedni odčitki), pretok pa 51MBps.

Jasno je, da vsi trije veliki NAND bliskovni kampi delajo dobro, rezultat pa bi moral biti gostejši in sčasoma manj drag spomin.

Nove povezave

Ena izmed tem, ki se mi v zadnjem času zdi najbolj zanimiva, je koncept vgrajenega večpotirnega mostnega povezovalnega mostu (EMIB), alternativa drugim tako imenovanim 2.5D tehnologijam, ki združujejo več umreti v paketu z enim čipom, ki je cenejši, ker ne potrebuje silikonskega interposerja ali via silicijevih vias. Intel je na razstavi o tem spregovoril, ko je opisal 14nm 1GHz FPGA, ki bo imel velikost matrice 560 mm ^2, obdan s šestimi 20nm oddajnimi oddajniki, ki jih izdelujemo posebej, celo po možnosti na drugih tehnologijah. (To je verjetno Stratix 10 SoC.) Toda pozneje v tednu je postalo bolj zanimivo, saj je Intel opisal, kako bo to tehniko uporabil za ustvarjanje Xeon strežniških čipov pri 7nm in tretje generacije 10nm.

Procesorji na ISSCC

ISSCC je videl številne napovedi o novih procesorjih, vendar namesto na objave čipov, poudarek je bil na tehnologiji, ki dejansko omogoča čim boljše delovanje čipov. Zanimalo me je, kako lahko vidim nove podrobnosti za številne zelo pričakovane čipe.

Pričakujem, da bodo novi Ryzen čipi, ki uporabljajo AMD-jevo novo arhitekturo ZEN, kmalu na voljo, AMD pa je dal veliko več tehničnih podrobnosti o zasnovi jedra Zen in različnih predpomnilnikih.

To je 14nm čip FinFET, ki temelji na osnovni zasnovi, sestavljen iz jedrnega kompleksa s 4 jedri, 2MB predpomnilnika nivoja 2 in 8 MB 16-smernega predpomnilnega nivoja 3. V podjetju pravijo, da je osnovna frekvenca za 8-jedrno, 16-nit različica bo 3, 4 GHz ali višja, in čip ponuja več kot 40-odstotno izboljšanje navodil na cikel (IPC) kot prejšnja zasnova AMD.

Rezultat je novo jedro, ki ga trdi AMD je učinkovitejši od Intelovega trenutnega 14nm dizajna, čeprav bomo seveda morali počakati na končne čipe, da bomo videli resnično zmogljivost.

Kot je opisano prej, bo na začetku na voljo v namiznih čipih, znanih kot Summit Ridge, predvidoma pa bo predvidoma v tednih. Različica strežnika, imenovana Neapelj, izide v drugem četrtletju, pozneje letos pa naj bi se pojavil APU z integrirano grafiko, predvsem za prenosnike.

IBM je dal več podrobnosti o čipih Power9, ki jih je predstavil v Hot Chips, zasnovan za strežnike višjega cenovnega razreda, zdaj pa je opisal, da je "optimiziran za kognitivno računalništvo." To so 14nm čipi, ki bodo na voljo v različicah za obe lestvici zunaj (s 24 jedri, ki zmorejo 4 sočasne niti) ali z višino (z 12 jedri, ki lahko upravljajo z 8 sočasnimi niti). Čipi bodo podpirali CAPI (Coherent Accelerator Processor Vmesnik) vključno s CAPI 2.0 z uporabo PCIe Gen 4 povezav pri 16 gigabitov na sekundo (Gbps); in OpenCAPI 3.0, ki je zasnovan za delovanje do 25 Gbps. Poleg tega bo sodeloval z NVLink 2.0 za povezave z Nvidijinimi GPU pospeševalci.

MediaTek je dal pregled nad svojim prihodnjim Helio X30, 2, 8-GHz 10-jedrnim mobilnim procesorjem, ki je bil znan po tem, da je bilo podjetje prvič izdelano v 10nm postopku (predvidoma pri TSMC).

To je zanimivo, ker ima tri različne jedrne komplekse: prvi ima dve jedri ARM Cortex-A73, ki delujeta na 2, 8 GHz, zasnovana za hitro obvladovanje težkih nalog; drugo ima štiri 2, 5 GHz A53 jedra, zasnovana za najbolj tipična opravila; tretja pa ima štiri AG jedra 2, 0 GHz, ki se uporabljajo, ko je telefon v prostem teku ali za zelo lahka opravila. MediaTek pravi, da je grozd A53 z majhno močjo 40 odstotkov učinkovitejši od skupine G73 z veliko močjo in da je grozd A35 z nizko močjo 44 odstotkov učinkovitejši od grozda.

Na razstavi je bilo veliko akademskih prispevkov na teme, kot so čipi, posebej zasnovani za strojno učenje. Prepričan sem, da bomo pri tem nadaljevali veliko več poudarka, od GPU-jev do pasivno vzporednih procesorjev, zasnovanih za 8-bitno računalništvo, do nevromorfnih čipov in ASIC-ov po meri. To je začetno polje, toda tisto, ki zdaj vzbuja neverjetno veliko pozornosti.

Še več, največji izziv je morda kvantno računalništvo, ki je povsem drugačen način računanja. Medtem ko opažamo več naložb, se nam zdi, da je daleč od tega, da postanemo glavna tehnologija.

Vmes pa se lahko veselimo številnih novih čipov.

Michael J. Miller je glavni informacijski direktor zasebne naložbene družbe Ziff Brothers Investments. Miller, ki je bil od leta 1991 do 2005 glavni urednik PC Magazine , je avtor tega spletnega dnevnika za PCMag.com delil svoje misli o izdelkih, povezanih z osebnim računalnikom. Na tem spletnem dnevniku ne ponujamo nasvetov za naložbe. Vse dolžnosti se odpovedujejo. Miller dela ločeno za zasebno investicijsko podjetje, ki lahko kadar koli investira v podjetja, katerih produkte razpravlja na tem spletnem dnevniku, in razkritja transakcij z vrednostnimi papirji ne bo.