Jaunie mikroshēmu uzlabojumi sola palielinātu akumulatora darbības laiku

Pāris mikroshēmu izgatavošanas paziņojumi šodien vēsta par svarīgām izmaiņām procesoru ražošanas nākotnē.

Pirmkārt, Taiwan Semiconductor Manufacturing Corp. (TSMC) un ARM paziņoja, ka TSMC savā 16nm FinFET procesā ir iznīcinājis nākamās paaudzes ARM procesoru. Otrkārt, Globalfoundries sacīja, ka tā ir demonstrējusi 3D mikroshēmu kraušanas procesu, izmantojot procesu, kas pazīstams kā Caursilīcija Vias (TSV). TSMC paziņojums parāda, ka lietuve darbojas, lai panāktu FinFET darbību, un ka ARM 64 bitu serdeņi progresē, savukārt Globalfoundries paziņojums norāda uz iespēju paātrināt savienojumus starp nomirstiem, nodrošinot ātrāku veiktspēju.

Lielākā daļa novērotāju uzskata, ka, lai kontrolētu tranzistora noplūdi, FinFET process, kas ietver vertikāla vai 3D kanāla izmantošanu pretstatā tradicionālajam plānveida tranzistoram, lai iesaiņotu vairāk tranzistoru mikroshēmā, turpinot izmērīt veiktspēju un jaudu. Tādējādi tas padarīs energoefektīvākus procesorus. Tas ir svarīgi, jo es domāju, ka mēs visi vēlētos, lai mūsu tālruņi un planšetdatori patērētu mazāk enerģijas un būtu labāk akumulatora darbības laiks.

Intel vispirms sāka masveidā ražot FinFET tehnoloģiju, izmantojot savu Tri-Gate tehnoloģiju, un šobrīd to izmanto 22nm Ivy Bridge mikroshēmu izgatavošanai. Kopējā platformas grupa, kurā ietilpst IBM, Globalfoundries un Samsung, nesen paziņoja, ka ir uz pareizā ceļa, lai 2014. gadā ražotu FinFET 14nm procesā ar liela apjoma ražošanu, iespējams, 2015. gadā.

Nesen notikušajā pasākumā Globalfoundries paziņoja, ka tam ir divkodolu ARM Cortex-A9 kodola imitācija, savukārt Samsung paziņoja, ka tas ir izveidojis ARM Cortex-A7 lentu, abos gadījumos izmantojot viņu 14nm FinFET tehnoloģijas.

TSMC, pasaules lielākais neatkarīgais pusvadītāju ražotājs, jau iepriekš bija teicis, ka tas arī veidos FinFET, tā saucamo 16 nm procesu. (Līdzīgi kā kopīgās platformas grupas pieeja, šķiet, ka tas nozīmē izmaiņas priekšējā galā esošajos tranzistoros, bet aizmugures procesa noturība ir 20 nm.) TSMC ražo plašu mūsdienu procesoros izmantoto procesoru klāstu, ieskaitot jaunākos procesorus. no Qualcomm, Nvidia, Broadcom un daudziem citiem. Šodienas paziņojumā teikts, ka TSMC un ARM sadarbojās, lai optimizētu Cortex-A57 FinFET procesam, izmantojot ARM fizisko IP, TSMC atmiņas makro un dažādas elektroniskā dizaina automatizācijas (EDA) tehnoloģijas. Šo vafeļu veidošanas mērķis ir noskaņot TSMC procesu un saņemt atsauksmes par to, kā FinFET process mijiedarbojas ar arhitektūru.

Cortex-A57 būs ARM pirmais procesora kodols, kas atbalstīs tā ARMv8 arhitektūru un tādējādi arī pirmo 64 bitu kodolu. ARM kodoli ir iekļauti ļoti plašā procesoru klāstā, ieskaitot tos, kas atrodas gandrīz katrā mobilajā tālrunī, un pārejai uz 64 bitu vajadzētu dot dažas jaunas iespējas. Jo īpaši vairāki pārdevēji strādā pie 64 bitu servera mikroshēmām, izmantojot šo kodolu, bet citi to savienos pārī ar mazjaudas Cortex-A53 nākamajos mobilo tālruņu lietojumprogrammu procesoros. ARM saka, ka pirmie procesori, kas izmantos A57 un A53 serdeņus, parādīsies 28 nm, un varētu sagaidīt, ka pēc tam ražošanu redzēs 20 nm, pēc tam pāriet uz FinFET ražošanu.

Šajā pirmajā 16nm FinFET lentes izlaidumā ARM saka, ka A57 bija mazāks nekā Cortex-A15 pie 28nm, kas ir aptuveni 6 mm ², kaut arī tas piedāvā jaunas funkcijas, piemēram, 64 bitu iespējas. Šajā izgriezumā bija iesaistīta augstas veiktspējas bibliotēka, kurā tiek izmantotas lielākas šūnas, nekā parasti tiek izmantotas mobilajās mikroshēmās, un tā vēl nav optimizēta procesam, tāpēc iegūtais kodols var būt vēl mazāks.

Tikmēr Globalfoundries paziņoja, ka ir parādījis savus pirmos pilnībā funkcionējošos SRAM vafeļus, kas izmanto TSV savā 20nm-LPM (mazjaudas mobilajām ierīcēm) procesā. TSV nodrošina mikroshēmu 3D sakraušanu, kas ne tikai samazina fizisko pēdas nospiedumu, bet arī palielina joslas platumu un samazina jaudu. Faktiski tie integrē vadošu materiālu starp vairākiem silīcija die slāņiem, veidojot vertikāli sakrautas mikroshēmas. Izmantojot Globalfoundries "vidusdaļas" pieeju, savienojumi vai iedobes tiek ievietoti silīcijā pēc tam, kad vafeles ir pabeigušas procesa priekšējo daļu, bet pirms līnijas aizmugures sākuma. Izgatavojot TSV pēc rindas priekšpusē notiekoša procesa, kas saistīts ar augstu temperatūru, Globalfoundries var izmantot vara ražošanai, lai nodrošinātu labāku veiktspēju.

Ņemiet vērā, ka katrs caurums patiesībā ir diezgan liels, salīdzinot ar mūsdienu procesora raksturīgajām īpašībām, mērot mikronos, salīdzinot ar tranzistora ražošanai izmantotajiem nanometriem. Tipiskam lietojumprogrammu procesoram vai grafikas mikroshēmai, iespējams, vajadzēs apmēram 1000 šādus vias.

Demonstrācija tika veikta Globalfoundries Fab 8 Saratoga County, Ņujorkā.

Tas atkal ir svarīgi, jo nozare jau ilgu laiku runā par mikroshēmu sakraušanu. Patiešām, Nvidia nesen teica, ka tā 2015. gada grafikas procesors, kas pazīstams kā "Volta", ietvers DRAM, lai uzlabotu veiktspēju. Tiek plaši gaidīts, ka arī citām lietuvēm būs TSV piedāvājumi.

It kā demonstrējot TSV nozīmi, vairāki atmiņas veidotāji, loģisko mikroshēmu veidotāji, sistēmu veidotāji un lietuves šodien paziņoja, ka ir panākuši vienprātību par standartu “hibrīda atmiņas kubam”, kas izmanto vairākus fiziskus nāves slāņus, lai palielināt gan atmiņas blīvumu, gan joslas platumu. Es pirmo reizi redzēju šo produktu Micron demonstrācijā Intel izstrādātāju forumā apmēram pirms 18 mēnešiem, bet tagad tas ir kļuvis par grupu ar nosaukumu Hybrid Memory Cube Consortium un ietver visus trīs galvenos DRAM ražotājus: Micron, Samsung un SK Hynix.

Jaunā specifikācija attiecas uz īstermiņa un "sevišķi īstermiņa" savienojumiem visos fiziskajos slāņos, īpaši savienojumiem ar loģiku tādās lietojumprogrammās kā augstas veiktspējas tīklošana un pārbaude un pārvaldība. Sākotnējā specifikācija ietver līdz 15Gbps īsai sasniedzamībai un līdz 10Gbps ļoti īsai sasniedzamībai. Grupa izvirza mērķi līdz 2014. gada pirmajam ceturksnim tos uzlabot līdz 28 Gbps un 15 Gbps. (UPDATE: Micron saka, ka tas veiks atmiņu kuģu paraugu ņemšanu, izmantojot TSV tehnoloģiju, 2013. gada trešajā ceturksnī, un apjoma ražošana tiek plānota pirmajā pusgadā. 2014.)

Jūs šogad neredzēsit 16nm produktus; nozare nepāries uz 20nm produktiem līdz gada beigām vai nākamā gada sākumam. Arī jūs uzreiz neredzēsit procesorus, kas ietver TSV. Faktiski ne TSMC, ne Globalfoundries nenorādīja šo tehnoloģiju faktiskos ražošanas datumus. Tomēr dažādām šo un citu tehnoloģiju kombinācijām vajadzētu iegūt dažus interesantus produktus nākamā gada beigās vai, visticamāk, 2015. gadā.