Pripremite se za 14nm i 16nm čipove

Prošli tjedan sam pisao o prvim 20nm aplikacijskim procesorima, koji bi trebali biti isporučeni u proizvodu početkom sljedeće godine. Ali ako tvrtke za proizvodnju čipova budu nešto kasnije nego što bih očekivao za 20 nm, planiraju se brzo prebaciti na sljedeći čvor, 14nm i 16nm čipove. Neće me iznenaditi ako vidimo vrlo malo 20nm čipova, a umjesto toga vidimo puno dizajnera koji preskaču tu generaciju i prelaze izravno iz 28nm procesa koji su standardni na većini vrhunskih čipova danas do 14 ili 16 nm generacije.

Naravno, Intel je na svojoj kaskadi, jer je prije dvije godine počeo isporučivati ​​22nm čipove, a 14 nm čipovi planirani su za masovnu dostupnost u drugoj polovici ove godine. Umjesto toga, govorim o čipovima fabularnih poluvodičkih kompanija - od Applea i Qualcomma do Nvidije i AMD - koji koriste proizvodne tvrtke poznate kao ljevaonice - poput TSMC, Samsung i Globalfoundries - da bi zapravo proizveli čip. Sve glavne ljevaonice koriste tradicionalne planarne tranzistore na 20 nm, dok u sljedećem koraku planiraju uvesti 3-D ili FinFET dizajn, koji TSMC naziva 16 nm, a Samsung i Globalfoundries nazivaju 14nm. U oba slučaja to bi uključivalo promjenu i smanjivanje samih tranzistora dok bi stražnji kraj bio ostavljen istog dizajna kao i za 20nm, tako da je to nešto poput "pol čvora", umjesto smanjenja cijele generacije. (Razgovarao sam o poteškoćama s kojima se suočava skaliranje čipova ranije ovog mjeseca.)

Prošlog tjedna velika najava u ovom smislu stigla je od Samsung-a i Globalfoundriesa, koji su najavili planove za suradnju na proizvodnji od 14 nm, kako bi kompanije za dizajn čipova teoretski mogle proizvesti iste dizajne u tvornicama bilo koje tvrtke.

Čini se da to učinkovito znači da Samsung licencira svoj 14nm FinFET postupak za Globalfoundries, što će omogućiti širi broj tvornica da koriste taj proces, stvarajući jačeg konkurenta TSMC-u, koji je vodeća ljevaonica. Dvije skupine se često zalažu za vodeće kupce, poput Applea. TSMC i Samsung pokazali su rane testne čipove proizvedene na svojim 16 i 14 nm procesima na sajmu ISSCC prije nekoliko tjedana.

Samsung prototipira 14 nm u svojoj tvornici u GiHeung-u, Južna Koreja i nudit će proizvodnju u svojim tvornicama u Hwaseong-u, Južnoj Koreji i Austinu u Teksasu, dok će ih Globalfoundries ponuditi u svojoj tvornici u blizini Saratoge, NY.

U najavi su dvije tvrtke navele da će ovaj proces omogućiti čipove koji su do 20 posto veće brzine koristeći istu snagu, ili bi se mogli pokretati istom brzinom i koristiti 35 posto manje energije. (Imajte na umu kada bilo koji proizvođač čipova govori o brzini ili snazi, oni razgovaraju na tranzistorskoj razini; gotovi proizvodi često su prilično različiti.) Također su rekli da ovaj postupak omogućuje povećanje veličine 15 posto u odnosu na industrijsku 20nm planarnu tehnologiju, lijepo povećanje za pola -čvor. Samsung je već započeo s izrađivanjem prototipa i rekao je da planira započeti masovnu proizvodnju do kraja 2014. (Opet, imajte na umu da obično postoji nekoliko mjeseci zaostajanja između kada ljevaonica započne masovnu proizvodnju i čipovi se pojave u proizvodima široke potrošnje.)

Ova prva generacija bit će u procesu niske potrošnje (LPE), a Low Power Plus (LPP) proces omogućava povećanje performansi dostupan u 2015. Globalfoundries bi povećao proizvodnju LPE-a početkom 2015. To je kasnije od izvornog plana, ali barem jaz između njega i 20 nm više nije dobiven.

Obje tvrtke kažu kako sada imaju 20nm postupak rada za testne proizvode, a očekuju da će se proizvodnja povećati kasnije ove godine, iako još nismo čuli nijedan najavljeni proizvod. Globalfoundries kaže da njegova 20 nm tehnologija omogućuje poboljšanje performansi do 40 posto i dvostruko gustoću vrata svojih 28 nm proizvoda, dok je Samsung ranije rekao da je njegov 20 nm proces 30 posto brži od 28nm.

TSMC kaže da je započeo s punom proizvodnjom od 20 nm, a da će u drugoj polovici godine povećati proizvodnju 20 nm SoC-a. TSMC je tvrdio da njegov 20nm proces može osigurati 30 posto veću brzinu ili 25 posto manju snagu od njegove 28 nm tehnologije, uz 1, 9 puta veću gustoću. Prelaskom na 16 nm, TSMC planira procese 16-FinFET i 16-FinFET Plus, a rekao je kako će prva verzija ponuditi 30-postotno poboljšanje brzine pri istoj snazi. Nedavno je tvrtka priopćila kako će Plus verzija ponuditi dodatno poboljšanje brzine od 15 posto ili smanjenje od 30 posto u usporedbi s prvom verzijom (ukupno poboljšanje brzine od 40 posto i smanjenje snage za 55 posto preko 20 nm). Nakon toga slijedi verzija od 10 nm, planirana za početak "proizvodnje rizika" (rani prototipovi) krajem 2015., s poboljšanjem brzine od 25 posto ili smanjenjem snage za 45 posto, u odnosu na verziju 16-FinFET Plus, zajedno s 2.2 X poboljšanje gustoće.

Do sada je samo Qualcomm najavio glavni 20nm proizvod, pri čemu je prvi 20nm modem, koji je napravio TSMC, ispao u proizvodima u drugoj polovici ove godine, a prvi 20nm aplikacijski procesor - Snapdragon 810 - namijenjen otpremi proizvoda u prvoj polovici iz 2015. Ali zapamtite da uvijek treba neko vrijeme kada ljevaonice kažu da su u masovnoj proizvodnji dok se stvarni potrošački proizvodi ne pojave u količini.

Suradnja između Samsung-a i Globalfoundries zanimljiva je jer su obojica bili članovi zajedničke platforme Saveza, koja se temeljila na IBM-ovim proizvodnim procesima. Čini se da je zajednička platforma obuhvatila tehnologije od 65 nm do 28 nm, pa se čini da su to zaista dvije velike proizvodne kompanije koje se na Samsung-ovom procesu okupljaju bez IBM-ovog sudjelovanja. No, i Samsung i Globalfoundries i dalje rade s IBM-om putem R&D grupe u Albanyju, NY koja istražuje mogućnosti za 10nm i šire.

Ako tvrtke zaista mogu ispuniti svoja obećanja, trebali bismo vidjeti vodeće potrošačke proizvode koji većinu ove godine koriste 28 nm, sljedeće 20nm, 14 ili 16 nm u 2016., a možda i 10 nm u 2017. U međuvremenu, Intel kaže da proizvodi 14nm u količini sada, a trebali bismo ga vidjeti u mnogim proizvodima u drugoj polovici ove godine, s 10 nm nakon dvije godine. To bi moglo učiniti nekoliko sljedećih godina prilično zanimljivim, jer možemo vidjeti poboljšanja snage i energetske učinkovitosti u našim proizvodima svake godine.