Gatavojieties mikroshēmām 14 un 16 nm

Pagājušajā nedēļā es rakstīju par pirmajiem 20nm lietojumprogrammu procesoriem, kuriem paredzēts piegādāt produktus nākamā gada sākumā. Bet, ja mikroshēmu ražošanas uzņēmumi ir nedaudz vēlāk, nekā es būtu gaidījis par 20 nm, viņi plāno ātri pāriet uz nākamo mezglu - 14 nm un 16 nm mikroshēmas. Mani tas nepārsteigs, ja mēs redzēsim ļoti maz 20nm mikroshēmu un tā vietā redzēsim daudz dizainu, kas izlaiž šo paaudzi un pāriet tieši no 28nm procesu standarta lielākajā daļā mūsdienu mikroshēmu uz 14 vai 16nm paaudzi.

Protams, Intel ir pats par sevi, jau pirms diviem gadiem sācis piegādāt 22nm mikroshēmas ar 14nm mikroshēmām, kas paredzētas masveida pieejamībai šā gada otrajā pusē. Tā vietā es runāju par mikroshēmām no fiktīvo pusvadītāju uzņēmumiem - ikvienam no Apple un Qualcomm līdz Nvidia un AMD -, kas mikroshēmas ražošanai izmanto ražošanas firmas, kas pazīstamas kā lietuves, piemēram, TSMC, Samsung un Globalfoundries. Visas lielākās lietuves izmanto tradicionālos plānos tranzistorus 20 nm attālumā, vienlaikus plānojot nākamajā posmā ieviest 3-D vai FinFET dizainus, kurus TSMC sauc par 16 nm, bet Samsung un Globalfoundries - par 14 nm. Abos gadījumos tas būtu saistīts ar pašu tranzistoru mainīšanu un sarukšanu, atstājot aizmugurējo galu tādā pašā konstrukcijā kā 20 nm, tātad tas ir kaut kas līdzīgs "pusmezglam", nevis pilnas paaudzes saraušanai. (Iepriekš šomēnes es apspriedu grūtības, ar kurām saskaras mikroshēmu mērogošana.)

Pagājušajā nedēļā lielu paziņojumu šajā sakarā nāca no Samsung un Globalfoundries, kas paziņoja par plāniem sadarboties 14 nm ražošanā, lai mikroshēmu dizaina uzņēmumi teorētiski varētu ražot vienādus dizainus rūpnīcās no jebkura uzņēmuma.

Faktiski tas, šķiet, nozīmē, ka Samsung licencē savu 14nm FinFET procesu uzņēmumam Globalfoundries, kas ļaus plašākam skaitam rūpnīcu izmantot šo procesu, radot spēcīgāku konkurentu TSMC, kas ir vadošā lietuve. Abas grupas bieži uzrunā vadošajiem klientiem, piemēram, Apple. TSMC un Samsung parādīja agrīnās testa mikroshēmas, kas tika ražotas to 16 un 14 nm procesos ISSCC šovā pirms dažām nedēļām.

Samsung prototipē 14 nm savā rūpnīcā GiHeung, Dienvidkorejā, un piedāvās ražošanu savās rūpnīcās Hwaseong, Dienvidkorejā un Austinā, Teksasā, savukārt Globalfoundries to piedāvās savā rūpnīcā netālu no Saratogas, Ņujorkā.

Paziņojumā abi uzņēmumi paziņoja, ka šis process ļaus mikroshēmām, kuras ir līdz pat 20 procentiem lielākas, izmantojot tādu pašu jaudu, vai varētu darboties ar tādu pašu ātrumu un izmantot par 35 procentiem mazāk enerģijas. (Ņemiet vērā, ka tad, kad kāds mikroshēmu ražotājs runā par ātrumu vai jaudu, viņi runā par tranzistora līmeni; gatavie izstrādājumi bieži ir diezgan atšķirīgi.) Viņi arī teica, ka šis process nodrošina 15 procentu laukuma mērogošanu rūpniecībā ar 20nm plakanu tehnoloģiju, kas ir jauks pieaugums uz pusi. -mezgls. Samsung jau ir sācis prototipu izstrādi un paziņoja, ka plāno sākt masveida ražošanu līdz 2014. gada beigām. (Atkal ņemiet vērā, ka parasti paiet vairāku mēnešu nobīde, kad lietuve sāk masveida ražošanu un mikroshēmas parādās patēriņa precēs.)

Šī pirmā paaudze notiks ar mazjaudas pastiprinātu (LPE) procesu, ar mazjaudas plusu (LPP) procesu nodrošinot 2015. gadā pieejamu veiktspējas uzlabošanu. Globalfoundries 2015. gada sākumā paaugstinātu LPE ražošanu. Tas ir vēlāk nekā sākotnējais ceļvedis, bet vismaz plaisa starp to un 20nm vairs nav augusi.

Abas kompānijas apgalvo, ka viņu 20 nanometru process darbojas testējamo produktu ražošanā, un viņi sagaida, ka ražošanas apjomi pieaugs šogad vēlāk, lai gan mēs vēl neesam dzirdējuši par īpašiem produktiem, par kuriem paziņots. Globalfoundries saka, ka tā 20nm tehnoloģija nodrošina veiktspējas uzlabošanu līdz 40 procentiem un divreiz palielina 28nm produktu vārtu blīvumu, savukārt Samsung iepriekš ir teicis, ka tā 20nm process ir par 30 procentiem ātrāks nekā tā 28nm.

TSMC saka, ka tā ir sākusi pilnu 20nm ražošanu un gada otrajā pusē veiks 20nm SoC ražošanu. TSMC apgalvoja, ka tās 20nm process var nodrošināt par 30 procentiem lielāku ātrumu vai par 25 procentiem mazāku jaudu nekā tā 28nm tehnoloģija ar 1, 9 reizes lielāku blīvumu. Pārejot uz 16 nm, TSMC plāno 16-FinFET un 16-FinFET Plus procesus un ir teicis, ka pirmā versija piedāvās 30% ātruma uzlabojumu ar tādu pašu jaudu. Pavisam nesen uzņēmums teica, ka Plus versija piedāvās papildu ātruma uzlabojumu par 15 procentiem vai jaudas samazinājumu par 30 procentiem, salīdzinot ar pirmo versiju (kopumā 40 procentu ātruma uzlabojumam un 55 procentu jaudas samazināšanai virs 20 nm). Tam sekos 10 nm versija, kas sāksies, lai 2015. gada beigās sāktu “riska ražošanu” (agrīnos prototipus), ar 25% ātruma uzlabojumu vai 45% jaudas samazinājumu, salīdzinot ar 16-FinFET Plus versiju, kā arī ar 2.2 X blīvuma uzlabošana.

Pagaidām tikai Qualcomm ir paziņojis par lielu 20nm produktu ar savu pirmo 20nm modemu, ko TSMC izgatavoja šī produkta otrajā pusē, un tā pirmais 20nm lietojumprogrammu procesors - Snapdragon 810 - bija paredzēts produktu nosūtīšanai pirmajā pusē. Bet atcerieties, ka vienmēr paiet zināms laiks starp brīdi, kad lietuves saka, ka tās ražo masveidā, līdz īstu patēriņa preču daudzums parādās.

Sadarbība starp Samsung un Globalfoundries ir interesanta, jo abi ir bijuši Kopējās platformas alianses locekļi, kuras pamatā bija IBM mikroshēmu ražošanas procesi. Acīmredzot kopējā platforma aptvēra tehnoloģijas no 65 līdz 28 nm, tāpēc šķiet, ka šie tiešām ir divi lielie ražošanas uzņēmumi, kas apvienojas Samsung procesā bez IBM līdzdalības. Bet gan Samsung, gan Globalfoundries joprojām sadarbojas ar IBM, izmantojot pētniecības un attīstības grupu Albānijā, Ņujorkā, kas pēta iespējas 10nm un tālāk.

Ja uzņēmumi faktiski var izpildīt savus solījumus, mums vajadzētu redzēt progresīvākos patēriņa produktus, kas visvairāk izmanto 28 miljonus šogad, 20 nm nākamgad, 14 vai 16 nm 2016. gadā un varbūt 10 nm 2017. gadā. Tikmēr Intel saka, ka tas ražo 14 nm apjoma tagad, un mums tas būtu jāredz daudzos izstrādājumos šā gada otrajā pusē, pēc 10 miljoniem pēc diviem gadiem. Tas varētu padarīt dažus nākamos gadus diezgan interesantus, jo mēs varam redzēt uzlabojumus enerģijas ražošanā un energoefektivitāti mūsu izstrādājumos katru gadu.