Připravte se na čipy 14nm a 16nm

Minulý týden jsem psal o prvních 20nm aplikačních procesorech, které by měly být dodávány do produktů začátkem příštího roku. Pokud by však společnosti vyrábějící čip byly o něco později, než bych očekával na 20nm, plánují rychle přejít na další uzel, čipy 14nm a 16nm. Nepřekvapí mě, když uvidíme jen velmi málo 20nm čipů a místo toho uvidíme mnoho návrhů přeskakujících tuto generaci a jít přímo od standardu 28nm procesů na většině špičkových čipů dnes k 14 nebo 16nm generaci.

Intel samozřejmě jde na vlastní kadenci, když před dvěma lety začal dodávat 22nm čipy, přičemž v druhé polovině letošního roku se očekává hromadná dostupnost 14nm čipů. Místo toho mluvím o čipech od báječných polovodičových společností - od Apple a Qualcomm po Nvidia a AMD - které používají výrobní firmy známé jako slévárny - jako TSMC, Samsung a Globalfoundries -, aby skutečně vyráběly čip. Všechny hlavní slévárny používají tradiční planární tranzistory při 20 nm, zatímco v dalším kroku plánují představit 3-D nebo FinFET návrhy, které TSMC volá 16nm a Samsung a Globalfoundries volají 14nm. V obou případech by to znamenalo změnu a zmenšení samotných tranzistorů, zatímco zadní konec by zůstal ve stejném provedení jako u 20nm, takže je to něco jako „polouzel“ namísto smrštění celé generace. (Diskutoval jsem o problémech, se kterými se začalo škálovat čip na začátku tohoto měsíce.)

Minulý týden došlo k velkému oznámení v této oblasti od společností Samsung a Globalfoundries, které oznámily plány na spolupráci při výrobě 14nm, aby společnosti vyrábějící čipové produkty mohly teoreticky vyrobit stejné designy v továrnách od obou společností.

Zdá se, že to ve skutečnosti znamená, že společnost Samsung licencuje svůj 14nm FinFET proces společnosti Globalfoundries, což umožní širšímu počtu továren používat tento proces, čímž se vytvoří silnější konkurent TSMC, což je přední slévárna. Obě skupiny často soupeří o špičkové zákazníky, jako je Apple. TSMC a Samsung ukázaly časné testovací čipy vyrobené na jejich 16 a 14nm procesech na ISSCC show před několika týdny.

Samsung prototypuje 14nm ve své továrně v GiHeung v Jižní Koreji a bude nabízet výrobu ve svých závodech v Hwaseongu v Jižní Koreji a v Austinu v Texasu, zatímco Globalfoundries bude nabízet ve svém závodě poblíž Saratoga v New Yorku.

V oznámení obě společnosti uvedly, že tento proces umožní čipy, které jsou až o 20 procent vyšší rychlostí pomocí stejného výkonu, nebo by mohly běžet stejnou rychlostí a využívat o 35 procent méně energie. (Všimněte si, že každý výrobce čipů hovoří o rychlosti nebo výkonu, mluví o tranzistorové úrovni; hotové výrobky jsou často zcela odlišné.) Také uvedli, že tento proces poskytuje škálování 15 procent plošných ploch přes průmyslovou 20nm planární technologii, což je pěkný nárůst o polovinu -uzel. Společnost Samsung již začala prototypování a uvedla, že plánuje zahájit sériovou výrobu do konce roku 2014. (Opět platí, že mezi zahájením hromadné výroby sléváren a čipy ve spotřebitelských výrobcích obvykle trvá několik měsíců).

Tato první generace bude v procesu s nízkou spotřebou energie (LPE), s procesem Low Power Plus (LPP) poskytujícím zvýšení výkonu, který bude k dispozici v roce 2015. Globalfoundries by na začátku roku 2015 zvyšoval produkci LPE. To je později než původní plán, alespoň mezera mezi tím a 20nm se už nedostala.

Obě společnosti říkají, že nyní mají pro testované produkty již 20nm proces, a očekávají, že výroba se bude zvyšovat koncem letošního roku, i když jsme dosud neslyšeli žádné konkrétní produkty, které byly oznámeny. Globalfoundries uvádí, že její technologie 20nm poskytuje až 40 procentní zlepšení výkonu a dvojnásobnou hustotu brány u svých 28nm produktů, zatímco Samsung již dříve řekl, že jeho 20nm proces je o 30 procent rychlejší než jeho 28nm.

TSMC říká, že zahájila plnou výrobu 20nm a ve druhé polovině roku bude zvyšovat produkci 20Cm SoC. TSMC tvrdil, že její 20nm proces může poskytnout o 30 procent vyšší rychlost nebo o 25 procent méně energie než její technologie 28 nm, s 1, 9násobkem hustoty. Pokud jde o 16nm, TSMC plánuje procesy 16-FinFET a 16-FinFET Plus a uvedla, že první verze nabídne o 30 procent vyšší rychlost při stejné síle. V nedávné době společnost uvedla, že verze Plus nabídne v porovnání s první verzí další zvýšení rychlosti o 15 procent nebo snížení výkonu o 30 procent (celkem 40 procentního zvýšení rychlosti a 55 procentního snížení výkonu nad 20 nm). Poté bude následovat 10nm verze, která má být zahájena „riziková výroba“ (rané prototypy) na konci roku 2015, se zvýšením rychlosti o 25 procent nebo snížením výkonu o 45 procent ve srovnání s verzí 16-FinFET Plus, spolu s 2.2 X zlepšení hustoty.

Doposud pouze společnost Qualcomm oznámila významný produkt 20nm, jehož první 20nm modem vyrobený společností TSMC má být uveden ve výrobcích v druhé polovině letošního roku, a první 20nm aplikační procesor - Snapdragon 810 - zaměřený na expedici produktů v první polovině z roku 2015. Nezapomeňte však, že slévárny vždy uvádějí, že jsou v sériové výrobě, dokud se neobjeví objem skutečných spotřebitelských produktů.

Spolupráce mezi Samsungem a Globalfoundries je zajímavá, protože oba byli členy společné platformy Alliance, která byla založena na procesech výroby čipů od IBM. Společná platforma zřejmě pokrývala technologie od 65 nm do 28 nm, takže se zdá, jako by se skutečně jednalo o dvě velké výrobní společnosti, které se na procesu Samsungu scházejí bez účasti IBM. Samsung i Globalfoundries však stále spolupracují s IBM prostřednictvím výzkumné a vývojové skupiny v Albany, NY, která zkoumá možnosti pro 10nm a dále.

Pokud společnosti mohou skutečně splnit své sliby, měli bychom vidět špičkové spotřebitelské produkty využívající většinu tohoto roku 28nm, příští rok 20nm, 14 nebo 16 nm v roce 2016 a možná 10nm v roce 2017. Mezitím společnost Intel tvrdí, že vyrábí 14nm v objemu nyní, a měli bychom to vidět v mnoha produktech v druhé polovině letošního roku s 10nm po dvou letech pozadu. To by mohlo v příštích několika letech učinit docela zajímavým, protože můžeme každý rok vidět zlepšení v energetické a energetické účinnosti v našich produktech.