14 нм Broadwell, 20 нм Exynos показывают, что закон Мура жив и здоров

Закон Мура вернулся. Или, может быть, это не закончилось, просто взял небольшой отпуск.

Существуют опасения, что закон Мура, согласно которому число транзисторов на микросхему будет удваиваться каждые два года, замедляется, поскольку переход Intel на 14-нм процесс занял больше времени, чем ожидалось, а более общие процессоры по производству микросхем позже, чем обычно в доставке их следующего процесса. Но для меня, большой вывод из объявления Intel Broadwell на прошлой неделе, а также менее откровенные комментарии Samsung о том, что он выпускает 20-нм процессор приложений в своем последнем смартфоне, заключается в том, что масштабирование чипов, похоже, продолжается, несмотря на некоторые задержки.

Объявление Бродвелла было немного поздно. Изначально Intel планировала выпустить чипы к концу 2013 года и выпустить полную линейку 14-нм ноутбуков. Но на прошлой неделе Intel дала много деталей, которые показали, что она добилась большого прогресса на 14 нм, причем спецификации выглядят лучше, чем ожидали многие.

Как было объявлено на выставке Computex в июне, первым 14-нм чипом Intel будет Broadwell-Y с Y-позицией для самой дешевой версии чипа, который будет продаваться под названием Core M. Этот чип был в центре внимания на прошлой неделе. анонс, в котором подробно описаны многие технические характеристики чипа и 14-нм технологического процесса Intel, который включает в себя второе поколение того, что компания называет «транзисторами Tri-gate» (которые другие люди называют FinFET).

Практический результат этих чипов состоит в том, что они позволят использовать безвентиляторные планшеты и ноутбуки толщиной менее 9 мм, в результате чего дизайн ядра будет реализован в безвентиляторных системах. По словам Рани Боркара, вице-президента Intel по разработке платформ, Intel удвоила производительность ядра процессора в период с 2010 по 2014 год, увеличила производительность графики в семь раз и сократила энергопотребление в 4 раза, что позволяет системам с половиной размера батареи, но удвоить батарею жизнь.

Представляя многие технические детали, старший научный сотрудник Intel Марк Бор показал, как транзисторы масштабируются практически во всех измерениях, как показано на слайде выше. Некоторые из измерений были в клипе по закону Мура, некоторые были лучше, некоторые были немного хуже, но комбинация выглядит очень сильной. (Обратите внимание, что первоначально обозначением узла процесса был размер наименьшего элемента, и если шаг затвора уменьшился бы на шкалу 0, 7, вы могли бы уменьшить транзисторы пополам.) Интересно, что высота ребер транзистора равна больше в новом процессе (теперь 42 нм, по сравнению с 34 нм), что приводит к более высоким и тонким ребрам, что должно привести к повышению производительности и уменьшению утечки.

В целом, по словам Бора, размер ячейки памяти SRAM на процессоре (одна из стандартных ячеек, используемых в конструкции микросхемы) уменьшится с 0, 108 до 2, 0888, что на 54% меньше. А для логической области чипа, по его словам, масштабирование продолжает улучшаться со скоростью 0, 53х на поколение. (Это очень впечатляет, учитывая проблемы, связанные с масштабированием чипов, особенно с учетом того, что в этом процессе все еще используется иммерсионная литография, поскольку литографии Extreme Ultraviolet или EUV еще далеко.) В результате он сказал, что у Intel есть «истинные 14 нм», которые она предоставляет. и плотнее, и быстрее, чем то, что другие литейные заводы называют 14 нм или 16 нм.

Бор сказал, что каждое поколение продолжает обеспечивать улучшения производительности, активной мощности и производительности на ватт. Фактически, Бор сказал, что, хотя Intel и увеличивает производительность на ватт со скоростью 1, 6 раза с каждым новым поколением, Broadwell-Y обеспечит более чем удвоенную производительность на ватт по сравнению с нынешним поколением благодаря использованию трехстороннего затвора второго поколения. транзисторы, более агрессивное физическое масштабирование, тесное сотрудничество между технологическими и инженерными группами и усовершенствования микроархитектуры.

Один из больших вопросов, которые возникли у многих аналитиков по поводу закона Мура, заключается в убежденности в том, что, хотя новые узлы процесса смогут разместить больше транзисторов в одном пространстве, стоимость изготовления транзисторов не будет продолжать снижаться. Частично потому, что при 20 нм и ниже многие технологические этапы потребуют «двойного рисунка» с использованием иммерсионной литографии. Но Бор показал слайды, показывающие, что стоимость одного транзистора продолжает снижаться, заявив, что некоторые новые методы помогли ему снизить затраты более чем обычно в этом узле. «Для Intel стоимость одного транзистора продолжает снижаться, во всяком случае, немного быстрее, с использованием этой 14-нм технологии», - сказал он.

В то время как урожай на 14 нм был изначально ниже урожая на 22 нм (что способствовало задержке), Бор сказал, что урожайность сейчас «находится в пределах досягаемости» и улучшается, поскольку 14 нм производятся в этом году в Орегоне и Аризоне, а в Ирландии - в следующем году., Что касается Broadwell Y, Intel заявила, что сочетание технологии и дизайна позволило в два раза сократить энергопотребление по сравнению с традиционным масштабированием. Некоторые изменения включают оптимизацию микросхемы для работы при низком напряжении. В целом, пакет (который включает в себя матрицу и окружающую плату) должен занимать примерно на 25 процентов меньшую площадь платы, чем детали Haswell U / Y (малой мощности), с уменьшением во всех измерениях.

Стефан Журдан (Stephan Jourdan), сотрудник Intel в Platform Engineering Group, сказал, что само ядро ​​процессора обеспечит примерно 5-процентное улучшение однопоточных инструкций за цикл, в то время как чип предлагает более значительные улучшения графики и обработки мультимедиа (например, на 20 процентов больше вычислительной и в два раза больше качества видео). Кроме того, теперь он включает поддержку разрешений 4K, а также самые последние программные драйверы DirectX и Open CL, решая проблему, которая до сих пор была у интегрированной графики Intel.

Системы Core M, использующие 14-нм чип Broadwell Y, должны появиться на рынке как раз к праздничному сезону, так как другие члены семейства Broadwell намечены на первую половину 2015 года. Более подробная информация, вероятно, будет представлена ​​на следующем месяце Intel Developer Forum.

Другая большая новость о чипе была несколько похоронена в рассказах о Галактике Альфа. Компания Samsung заявила, что многие модели телефона будут использовать его новую систему Exynos 5 Octa (Exynos 5430) на чипе (SoC), изготовленную по технологии 20-нм High-k / metal-gate. Хотя этот чип не имеет принципиально новых возможностей процессора от более ранней 28-нм версии Exynos 5 Octa, с четырьмя 32-разрядными чипами ARM Cortex-A15, работающими на частоте до 1, 8 ГГц, и четырьмя чипами Cortex-A7, работающими на частоте до 1, 3 ГГц в конфигурации big.LITTLE он известен как первая поставка чипов ARM с использованием 20-нм процесса, который, по утверждению Samsung, позволит снизить энергопотребление на 25 процентов. Кроме того, теперь он поддерживает дисплеи с разрешением до 2560 на 1600 пикселей и имеет встроенное декодирование H.265. (Примечание. Американские версии телефона, скорее всего, вместо этого будут использовать Qualcomm Snapdragon 801, при этом американские операторы в основном поддерживают технологию LTE Qualcomm.)

Опять же, что делает его уникальным, это 20-нм процессор приложений, который, по-видимому, является первым поставленным (вне 22-нм процесса Intel). Такие чипы ожидались ранее, но, хотя Qualcomm имеет 20-нм модем, его 20-нм процессор приложений Snapdragon 810 не ожидается до первой половины 2015 года. С другой стороны, ходят слухи, что Apple объявит и выпустит 20-нм процессор A8 для его предстоящего iPhone 6.