Pripravite se na 14nm in 16nm žetone

Prejšnji teden sem pisal o prvih 20nm aplikacijskih procesorjih, ki bodo v začetku prihodnjega leta na voljo za izdelke. Če pa bodo podjetja za proizvodnjo čipov nekoliko poznejša, kot bi pričakoval za 20nm, se nameravajo hitro preusmeriti na naslednje vozlišče, 14nm in 16nm čipe. Ne bo me presenetilo, če vidimo zelo malo 20nm čipov in namesto tega vidimo, da veliko modelov preskoči to generacijo in preide direktno iz 28nm standardnih procesov na večino vrhunskih čipov danes do 14 ali 16nmm generacije.

Seveda je Intel na lastni kondenzaciji, saj je pred dvema letoma začel dobavljati 22nm čipe, v drugi polovici letošnjega leta pa 14nm čipov za množično razpoložljivost. Namesto tega govorim o čipih od fabless polprevodnikov - vsi od Apple in Qualcomm do Nvidia in AMD - ki uporabljajo proizvodna podjetja, znana kot livarne - na primer TSMC, Samsung in Globalfoundries -, da dejansko proizvajajo čip. Vse večje livarne uporabljajo tradicionalne ravninske tranzistorje na 20 nm, medtem ko načrtujejo, da bodo na naslednjem koraku uvedli 3-D ali FinFET modele, ki jih TSMC imenuje 16 nm, Samsung pa Globalfoundries kličejo 14nm. V obeh primerih bi to pomenilo menjavo in krčenje tranzistorjev, medtem ko bi zadnji del pustil v isti zasnovi kot pri 20 nm, tako da gre za nekaj podobnega kot "pol vozlišča", namesto da bi se skrčil polna generacija. (O težavah, s katerimi se srečujete s povečevanjem čipov, sem že prej v tem mesecu.)

Prejšnji teden so se v tej vesti oglasili Samsung in Globalfoundries, ki sta napovedala, da bosta sodelovala pri 14 nm proizvodnji, da bi podjetja za oblikovanje čipov teoretično lahko izdelala iste modele v tovarnah katerega koli podjetja.

Zdi se, da to dejansko pomeni, da Samsung licencira svoj 14nm FinFET postopek Globalfoundries, kar bo širšemu številu tovarn omogočilo uporabo tega procesa in tako ustvarilo močnejšega konkurenta TSMC, ki je vodilna livarna. Obe skupini se pogosto zavzemata za vodilne kupce, kot je Apple. TSMC in Samsung so pred nekaj tedni na sejmu ISSCC pokazali zgodnje testne čipe, izdelane na svojih 16 in 14 nm procesih.

Samsung prototipira 14 nm v svoji tovarni v GiHeungu v Južni Koreji in bo ponujal proizvodnjo v svojih tovarnah v Hwaseongu, Južni Koreji in v Austinu v Teksasu, Globalfoundries pa v svoji tovarni v bližini Saratoge, NY.

V napovedi sta obe podjetji povedali, da bo ta postopek omogočil čipe, ki so do 20 odstotkov višji hitrosti z isto močjo, ali pa bi lahko delovali z isto hitrostjo in porabili 35 odstotkov manj energije. (Upoštevajte, da kateri koli proizvajalec čipov govori o hitrosti ali moči, govorijo na tranzistorski ravni; končni izdelki so pogosto precej drugačni.) Povedali so tudi, da ta postopek zagotavlja 15-odstotno povečanje površin nad industrijsko 20nm planarno tehnologijo, kar se je za polovico povečalo -vozlišče. Samsung je že začel s prototipiranjem in dejal, da namerava začeti množično proizvodnjo do konca leta 2014. (Še enkrat, upoštevajte, da običajno mine več mesecev, ko livarna začne množično proizvodnjo in se čipi pojavijo v potrošniških izdelkih.)

Ta prva generacija bo v procesu nizke porabe energije (LPE), proces z nizko porabo energije (LPP) pa bo zagotovil povečanje učinkovitosti, ki bo na voljo v letu 2015. Globalfoundries bi se proizvodnja LPE povečala v začetku leta 2015. To je kasneje kot prvotni načrt, vendar vsaj vrzel med njo in 20 nm ni več več.

Obe podjetji trdita, da imata zdaj že 20nm proces dela za testne izdelke in pričakujeta, da se bo proizvodnja začela še letos, čeprav še nismo slišali nobenih posebnih izdelkov. Globalfoundries pravi, da njegova 20-nm tehnologija zagotavlja do 40-odstotno izboljšanje zmogljivosti in dvakrat večjo gostoto svojih 28nm izdelkov, medtem ko je Samsung že pred tem dejal, da je njen 20nm proces 30 odstotkov hitrejši od 28nm.

TSMC pravi, da je začel polno proizvodnjo 20nm in bo v drugi polovici leta pospešil 20nm proizvodnjo SoC. TSMC je trdil, da lahko njegov 20nm proces zagotavlja 30 odstotkov večjo hitrost ali 25 odstotkov manj energije kot njegova 28nm tehnologija, z 1.9-krat večjo gostoto. TSMC se premika na 16 nm, načrtuje procese 16-FinFET in 16-FinFET Plus in je dejal, da bo prva različica ponudila 30-odstotno izboljšanje hitrosti pri isti moči. Pred kratkim so v podjetju povedali, da bo Plus različica ponudila dodatno 15-odstotno izboljšanje hitrosti ali 30-odstotno zmanjšanje moči v primerjavi s prvo različico (za skupno 40-odstotno izboljšanje hitrosti in 55-odstotno zmanjšanje moči nad 20 nm). Temu bo sledila 10nm različica, ki bo konec leta 2015 začela "proizvodnjo tveganj" (zgodnji prototipi), s 25-odstotno izboljšanje hitrosti ali 45-odstotno zmanjšanje moči v primerjavi z različico 16-FinFET Plus, skupaj z 2.2 X izboljšanje gostote.

Doslej je samo Qualcomm napovedal velik 20nm izdelek, pri čemer je prvi 20nm modem, ki ga je TSMC izšel v izdelkih v drugi polovici letošnjega leta, in prvi 20nm aplikacijski procesor - Snapdragon 810 - namenjen pošiljanju izdelkov v prvi polovici iz leta 2015. Toda zapomnite si, da traja nekaj časa, ko livarne pravijo, da so v množični proizvodnji, dokler se resnični potrošniški izdelki ne pojavijo v obsegu.

Sodelovanje med Samsungom in Globalfoundries je zanimivo, saj sta bila oba člana Skupne zveze platform, ki je temeljila na IBM-ovih procesih izdelave čipov. Običajna platforma je očitno zajemala tehnologije od 65 nm do 28 nm, zato se zdi, da sta to resnici dve veliki proizvodni podjetji, ki se združita na Samsonovem postopku brez sodelovanja IBM-a. Vendar Samsung in Globalfoundries še vedno sodelujeta s podjetjem IBM prek skupine za raziskave in razvoj v Albanyju, NY, ki raziskuje možnosti za 10 nm in več.

Če podjetja dejansko lahko izpolnijo svoje obljube, bi morali videti vodilne potrošniške izdelke, ki uporabljajo največ 28nm v letošnjem letu, 20 nm prihodnje leto, 14 ali 16 nm v letu 2016 in morda 10 nm v letu 2017. Medtem Intel pravi, da izdeluje 14nm Po obsegu zdaj, in to bi morali videti v številnih izdelkih v drugi polovici letošnjega leta, 10nm pa sta zaostajali dve leti. To bi lahko naredilo naslednja leta precej zanimivo, saj lahko na naših izdelkih vsako leto opazimo izboljšanje moči in energetske učinkovitosti.