Prozkoumejte hlavní body konference polovodičových obvodů (isscc)

Slyšeli jsme hodně o tom, jak se Mooreův zákon v poslední době zpomaluje, a ačkoliv se to v některých případech zdá být pravda, v jiných částech polovodičového podnikání stále pokračuje. Na Mezinárodní konferenci pevných obvodů (ISSCC) minulého týdne se zdálo, že velké čipové trendy jsou kolem nasazení nových materiálů, nových technik a nových nápadů, aby se stále zvyšovala hustota tranzistoru a zlepšovala se energetická účinnost. To samozřejmě není nic nového. To jsme viděli v rozhovorech o výrobě logických čipů na nových 7nm procesech, na vytváření 512Gb 3D NAND čipů a na řadě nových procesorů.

Návrháři čipů zvažují nové struktury a materiály pro tranzistory, jak je ukázáno na obrázku výše od TSMC. Proběhlo také spousty diskusí o nových nástrojích pro výrobu tranzistorů, včetně litografických pokroků, jako je EUV a řízené sebestavení, a nových způsobů balení vícenásobně zemřít.

Před kopáním do podrobností mi zůstává docela úžasné, jak daleko se stal čipový průmysl a jak se všudypřítomné čipy staly v našem každodenním životě. Texas Instruments CTO Ahmad Bahai ve své prezentaci poznamenal, že v roce 2015 prodal průmysl v průměru 109 žetonů na každou osobu na planetě. Jeho přednáška se zaměřila na to, jak místo trhů ovládaných jedinou aplikací - nejprve PC, pak mobilní telefony - se nyní průmysl musí více soustředit na „učinit všechno chytřejší“, protože různé druhy čipů se dostávají do obrovského počtu aplikací.

Průmysl však čelí velkým výzvám. Počet společností, které si mohou dovolit stavět špičkové logické výrobní závody, se snížil z dvaceti dvou na uzlu 130nm na pouhé čtyři společnosti dnes na uzlu 16/14nm (Intel, Samsung, TSMC a GlobalFoundries), s novým procesem technologie stojí miliardy miliard a vývoj nových zařízení stojí ještě více. Ve skutečnosti minulý týden společnost Intel uvedla, že utratí 7 miliard dolarů za vývoj 7nm ve skořápce bájky, kterou postavil před několika lety v Arizoně.

Stále však proběhlo několik prezentací o plánech různých společností přejít na procesy 10nm a 7nm.

TSMC zavedla svůj 10nm proces a prvním oznámeným čipem byl Qualcomm Snapdragon 835, který má být brzy uveden. TSMC může být nejdál při skutečném komercializaci toho, co nazývá 7nm proces, a v ISSCC popsal funkční 7nm SRAM testovací čip. To bude používat nyní standardní koncept tranzistoru FinFET, ale s některými obvod techniky, díky nimž bude spolehlivě a efektivně fungovat při menších velikostech. Zejména společnost TSMC uvádí, že bude vyrábět první verzi svých 7nm čipů pomocí ponorné litografie, než čekat na EUV jako většina svých konkurentů.

Připomeňme, že to, co každý z hlavních výrobců nazývá 7nm, se velmi liší, takže pokud jde o hustotu, je možné, že proces TSMC 7nm bude podobný budoucímu procesu Intel 10nm.

Samsung také pracuje na 7nm a společnost dala najevo, že plánuje čekat na EUV. Na výstavě Samsung hovořil o výhodách litografie EUV a pokroku, který dosáhl při používání této technologie.

3D NAND

Některé ze zajímavějších oznámení se týkaly 512Gb 3D NAND flash a ukázaly, jak rychle se zvyšuje hustota NAND flash.

Western Digital (který získal SanDisk) hovořil o 512Gb 3D NAND flash zařízení, které oznámila před představením, a vysvětlil, jak toto zařízení stále zvyšuje hustotu takových čipů.

Tento konkrétní čip používá 64 vrstev paměťových buněk a tříbitů na buňku k dosažení 512Gb na matrici, která měří 132 čtverečních milimetrů. Není to tak husté jako konstrukce Micron / Intel 3D NAND, která používá jinou architekturu s obvody obvodů pod maticí (CuA) k dosažení 768 Gb na matrici o rozměru 179 čtverečních milimetrů, ale je to pěkný krok vpřed. Společnosti WD a Toshiba uvedly, že jsou schopny zlepšit spolehlivost a zrychlit dobu čtení o 20 procent a dosáhnout propustnosti zápisu 55 megabajtů za sekundu (MBps). Jedná se o pilotní výrobu a ve druhé polovině roku 2017 se bude jednat o objemovou výrobu.

Společnost Samsung předvedla nový 64bitový 512Gb 3D NAND čip, rok poté, co ukázala 48-vrstvovou 256Gb zařízení. Společnost udělala velký bod, aby prokázala, že zatímco plošná hustota záblesku 2D NAND vzrostla o 26 procent za rok od roku 2011 do roku 2016, od zavedení tříleté záblesky se podařilo zvýšit plošnou hustotu záblesku 3D NAND o 50 procent ročně. před.

Čip Samsungu 512 Gb, který také používá technologii tří bitů na buňku, má velikost matrice 128, 5 čtverečních milimetrů, takže je o něco hustší než design WD / Toshiba, i když ne tak dobrý jako design Micron / Intel. Společnost Samsung strávila velkou část svého projevu popisováním toho, jak používání tenčích vrstev představovalo výzvy a jak vytvořila nové techniky pro řešení problémů se spolehlivostí a výkonem vytvořených použitím těchto tenčích vrstev. Řekl, že doba čtení je 60 mikrosekund (149 MB / s sekvenční čtení) a propustnost zápisu je 51 MB / s.

Je jasné, že všechny tři velké flashové tábory NAND se daří dobře, a výsledkem by měla být hustší a nakonec levnější paměť ze všech.

Nová připojení

Jedním z témat, které jsem v poslední době našel nejzajímavější, je koncept vestavěného propojovacího mostu (EMIB), alternativa k jiným takzvaným 2, 5D technologiím, které kombinují více zemřít v jednom čipovém balíčku, který je levnější, protože nevyžaduje křemíkový interposer nebo průchozí křemík. Na výstavě Intel o tom hovořil při popisu 14nm 1GHz FPGA, který bude mít velikost matrice 560 mm ² obklopenou šesti 20nm vysílači vysílače, které se vyrábějí samostatně, dokonce i na jiných technologiích. (Toto je pravděpodobně Stratix 10 SoC.) Ale to se stalo zajímavější později v týdnu, protože Intel popsal, jak by tuto techniku ​​použil k vytvoření serverových čipů Xeon v 7nm a třetí generaci 10nm.

Processors ve společnosti ISSCC

ISSCC zaznamenala řadu oznámení o nových procesorech, ale spíše než o čipových oznámeních, byla pozornost zaměřena na technologii, která umožňuje co nejúčinnější fungování čipů. Chtěl jsem vidět nové podrobnosti pro řadu vysoce očekávaných čipů.

Očekávám, že nové čipy Ryzen využívající novou architekturu ZEN AMD budou brzy dodány, a AMD poskytla mnohem více technických podrobností o návrhu zenového jádra a různých mezipaměti.

Jedná se o 14nm FinFET čip založený na základním návrhu sestávajícím z jádra komplexu se 4 jádry, 2MB úrovně 2 cache a 8MB 16-way asociativní úrovně 3 cache. Společnost uvádí základní frekvenci 8-jádrových, 16-vlákno verze bude 3, 4 GHz nebo vyšší, a řekl, že čip nabízí více než 40 procent zlepšení instrukcí na cyklus (IPC) než předchozí konstrukce AMD.

Výsledkem je nové jádro, které AMD tvrdí je efektivnější než současný 14nm design Intelu, ale samozřejmě musíme počkat, až si konečný čipy ukážou skutečný výkon.

Jak je popsáno výše, bude to zpočátku k dispozici ve stolních počítačích známých jako Summit Ridge a předpokládá se, že bude venku během několika týdnů. Verze serveru známá jako Neapol má vyjít ve druhém čtvrtletí a APU s integrovanou grafikou primárně pro notebooky se má objevit koncem tohoto roku.

IBM poskytla více podrobností o čipech Power9, které debutovala v Hot Chips, určených pro špičkové servery, a nyní jsou označeny jako „optimalizované pro kognitivní výpočetní techniku“. Jedná se o 14nm čipy, které budou k dispozici ve verzích pro oba měřítko (s 24 jádry, které zvládnou 4 simultánní vlákna) nebo měřítko (s 12 jádry, které zvládnou 8 simultánních vláken). Čipy podporují CAPI (Coherent Accelerator Processor) Interface) včetně CAPI 2.0 využívajícího spojení PCIe Gen 4 rychlostí 16 gigabitů za sekundu (Gbps); a OpenCAPI 3.0, určené pro práci s rychlostí až 25 Gb / s. Kromě toho bude pracovat s NVLink 2.0 pro připojení k akcelerátorům GPU společnosti Nvidia.

MediaTek poskytl přehled o svém nadcházejícím Helio X30, 10jádrovém mobilním procesoru 2, 8 GHz, který je pozoruhodný tím, že je první společností, která bude vyráběna v 10nm procesu (pravděpodobně v TSMC).

To je zajímavé, protože má tři různé základní komplexy: první má dvě jádra ARM Cortex-A73 běžící na 2, 8 GHz, určená k rychlému zvládnutí těžkých úkolů; druhé má čtyři jádra A53 2, 5 GHz, určená pro nejtypičtější úkoly; a třetí má čtyři jádra A35 2, 0 GHz, která se používají, když je telefon nečinný nebo pro velmi lehké úkoly. MediaTek říká, že klastr A53 s nízkým výkonem je o 40 procent účinnější než klastr A73 s vysokým výkonem a že klastr A35 s velmi nízkým výkonem je o 44 procent účinnější než klastr s nízkým výkonem.

Na výstavě bylo mnoho akademických prací na téma, jako jsou čipy speciálně určené pro strojové učení. Určitě uvidíme mnohem větší důraz na tento postup vpřed, od GPU po pasivně paralelní procesory navržené pro zpracování 8bitových počítačů, až po neuromorfní čipy a vlastní ASIC. Je to rodící se pole, ale pole, které právě získává úžasnou pozornost.

Největší výzvou může být dokonce přechod na kvantové výpočty, což je úplně jiný způsob práce na počítači. I když vidíme více investic, stále se zdá, že se z dálky nestačí technologie hlavního proudu.

Mezitím se však můžeme těšit na spoustu skvělých nových čipů.

Michael J. Miller je hlavním informačním referentem v soukromé investiční společnosti Ziff Brothers Investments. Miller, který byl šéfredaktorem časopisu PC Magazine od roku 1991 do roku 2005, autoři tohoto blogu pro PCMag.com sdíleli své myšlenky na produkty související s PC. V tomto blogu nejsou nabízeny žádné investiční rady. Všechny povinnosti jsou vyloučeny. Miller pracuje samostatně pro soukromou investiční společnost, která může kdykoli investovat do společností, jejichž produkty jsou popsány v tomto blogu, a nebudou zveřejněny žádné transakce s cennými papíry.