Nov napredek čipov obljublja povečano življenjsko dobo baterije

Nekaj ​​objav čipov danes navaja pomembne spremembe v načinu izdelave procesorjev v prihodnosti.

Najprej sta Taiwan Semiconductor Manufacturing Corp. (TSMC) in ARM povedala, da je TSMC na svojem 16-nm procesu FinFET prevzel procesor naslednje generacije ARM. Drugič, Globalfoundries je dejal, da je dokazal zlaganje 3D-čipov s postopkom, znanim kot "Silikonski vias" (TSV). Napoved TSMC kaže, da je livarna na poti, da bi FinFET-ji delovali in da 64-bitna jedra ARM-a napredujejo, medtem ko napoved Globalfoundries kaže na to, da bi lahko pospešili povezave med matricami, kar omogoča hitrejše delovanje.

Večina opazovalcev meni, da je postopek za nadzor nad puščanjem tranzistorjev pomemben postopek FinFET, ki vključuje uporabo navpičnega ali 3D kanala v nasprotju s tradicionalnim ravninskim tranzistorjem za pakiranje več tranzistorjev na čip ob hkratnem spreminjanju zmogljivosti in moči. Tako bo naredil bolj zmogljive procesorje. To je pomembno, ker mislim, da bi vsi radi, da naši telefoni in tablični računalniki porabijo manj energije in imajo boljšo življenjsko dobo baterije.

Intel je prvi začel množično proizvajati tehnologijo FinFET s svojo tehnologijo Tri-Gate, trenutno pa to uporablja za izdelavo svojih 22nm čipov Ivy Bridge. Skupna skupna platforma, ki jo sestavljajo IBM, Globalfoundries in Samsung, je pred kratkim sporočila, da je v letu 2014 na 14nm postopku izdelave FinFET, obsežna proizvodnja pa verjetno leta 2015.

Na nedavnem dogodku je Globalfoundries dejal, da ima simulacijo dvojedrnega jedra ARM Cortex-A9, medtem ko je Samsung dejal, da je ustvaril opustitev ARM Cortex-A7, v obeh primerih z uporabo 14nm FinFET tehnologije.

TSMC, največji svetovni neodvisni proizvajalec polprevodnikov, je že pred časom dejal, da bo prav tako izdelal FinFET, kar imenuje njegov 16nm proces. (Tako kot pristop skupne platforme Skupina tudi ta vključuje spremembo sprednjih tranzistorjev, vendar zadrži postopek na 20 nm.) TSMC izdeluje veliko paleto procesorjev, ki se uporabljajo v današnjih izdelkih, vključno z vrhunskimi procesorji od Qualcomm, Nvidia, Broadcom in mnogih drugih. V današnji objavi sta TSMC in ARM sodelovala pri optimizaciji Cortex-A57 za postopek FinFET z uporabo ARM-ovega Artisan fizičnega IP, makrov pomnilnika TSMC in različnih tehnologij za elektronsko oblikovanje (EDA). Bistvo gradnje teh rezin je prilagoditev postopka TSMC in pridobivanje povratnih informacij o tem, kako postopek FinFET vpliva na arhitekturo.

Cortex-A57 bo prvo procesorsko jedro ARM, ki bo podpiralo svojo ARMv8 arhitekturo in s tem svoje prvo 64-bitno jedro. ARM-ova jedra so vgrajena v zelo velik nabor procesorjev, vključno s tistimi v skoraj vsakem mobilnem telefonu, premik na 64-bitne pa naj bi prinesel nekaj novih zmogljivosti. Zlasti številni ponudniki delajo na 64-bitnih strežniških čipih, ki uporabljajo to jedro, drugi pa ga bodo v prihodnjih procesorjih za mobilne telefone združili z nizko porabo Cortex-A53. ARM pravi, da se bodo prvi procesorji, ki uporabljajo jedra A57 in A53, pojavili na 28 nm, in pričakovali bi, da bodo proizvodnjo videli na 20 nm, potem pa prehod na proizvodnjo FinFET.

ARM v tem prvem 16-nm odstranjevalcu trakov FinFET pravi, da je bil A57 manjši od Cortex-A15 pri 28nm, kar je približno 6 mm ², čeprav ponuja nove funkcije, kot so 64-bitne zmogljivosti. Ta izsek je vključeval visokozmogljivo knjižnico, ki uporablja večje celice, kot jih pogosto uporabljamo v mobilnih čipih, in še ni bila optimizirana za postopek, zato je lahko nastalo jedro še manjše.

Globalfoundries je medtem dejal, da je pokazal svoje prve popolnoma funkcionalne rezine SRAM, ki uporabljajo TSV v svojih 20nm-LPM (majhna moč za mobilne naprave). TSV omogočajo 3D zlaganje čipov, kar ne samo zmanjša fizični odtis, ampak tudi poveča pasovno širino in zmanjša moč. Učinkovito vključujejo prevodni material med več plasti silicijeve matrice in ustvarjajo navpično zložene sekance. Pri pristopu Globalfoundries "via-middle" se povezave ali vias vstavijo v silikon, potem ko so rezine zaključile sprednji del postopka, vendar preden začnejo zadnji del linije. Globalfoundries lahko z izdelavo TSV-jev po postopku, ki vključuje visoke temperature, ki vključuje visoke temperature, uporablja baker za vias za boljše delovanje.

Upoštevajte, da je vsak via dejansko precej velik v primerjavi s značilnimi lastnostmi sodobnega procesorja, ki meri v mikronih v primerjavi z nanometri, ki se uporabljajo za proizvodnjo tranzistorjev. Običajni aplikacijski procesor ali grafični čip morda potrebuje 1000 takšnih vias.

Demonstracija je bila izvedena v Fab 8 Globalfoundries 'v okrožju Saratoga v New Yorku.

Ponovno je to pomembno, ker se industrija že dolgo pogovarja o zlaganju čipov. Dejansko je Nvidia pred kratkim povedala, da bo njen grafični procesor 2015, znan kot "Volta", vgradil zložen DRAM za izboljšanje zmogljivosti. Veliko je pričakovati, da bodo tudi druge livarne imele ponudbo TSV.

Kot da bi pokazali pomen TSV-jev, so številni proizvajalci pomnilnika, izdelovalci logičnih čipov, izdelovalci sistemov in livarne danes sporočili, da so dosegli soglasje glede standarda za "hibridno spominsko kocko", ki uporablja več fizičnih slojev matrike povečajo tako gostoto kot pasovno širino pomnilnika. Ta izdelek sem prvič videl v Micronovem predstavitvi na forumu Intel Developer Forum pred približno 18 meseci, vendar je to zdaj preraslo v skupino, imenovano Hybrid Memory Cube Consortium in vključuje vse tri največje proizvajalce DRAM-a: Micron, Samsung in SK Hynix.

Nova specifikacija zajema povezave kratkega dosega in "ultra kratkega dosega" na fizičnih plasteh, zlasti za povezave z logiko v aplikacijah, kot so visoko zmogljivo povezovanje in testiranje ter upravljanje. Začetna specifikacija vključuje do 15 Gbps za kratek doseg in do 10Gbps za ultra kratek doseg. Skupina si je zastavila cilj, da jih bo do prvega četrtletja 2014. nadgradila na 28Gbps in 15Gbps (UPDATE: Micron pravi, da bodo v tretjem četrtletju 2013 vzorčili pomnilniške ladje, ki bodo uporabljali tehnologijo TSV, pričakovana obsežna proizvodnja pa bo v prvi polovici leta 2014.)

Letos ne boste videli 16 nm izdelkov; industrija ne bo prehajala na 20nm izdelke do samega konca leta ali v začetku prihodnjega leta. Takoj ne boste videli procesorjev, ki vključujejo TSV-je. Pravzaprav niti TSMC niti Globalfoundries niso navedli dejanskih datumov proizvodnje teh tehnologij. Kljub temu naj bi različne kombinacije teh tehnologij in drugih prinesle nekaj zanimivih izdelkov konec prihodnjega leta, ali bolj verjetno, v letu 2015.