Будьте готовы к 14-нм и 16-нм чипам

На прошлой неделе я написал о первых 20-нм процессорах приложений, которые должны появиться в продаже в начале следующего года. Но если компании-производители микросхем чуть позже, чем я ожидал, по 20 нм, они планируют быстро перейти к следующему узлу, 14 нм и 16 нм. Меня не удивит, если мы увидим очень мало 20-нм чипов, а вместо этого увидим, что многие дизайны пропускают это поколение и переходят непосредственно от стандарта 28-нм процессов на большинстве современных чипов к 14-нм или 16-нм поколениям.

Конечно, Intel стоит на своем собственном опыте, начав поставлять 22-нм чипы два года назад, а 14-нм чипы намечены для массового выпуска во второй половине этого года. Вместо этого я говорю о микросхемах от полупроводниковых компаний - от Apple и Qualcomm до Nvidia и AMD - которые используют производственные фирмы, известные как литейные заводы, такие как TSMC, Samsung и Globalfoundries, для производства чипа. Все основные литейные заводы используют традиционные плоские транзисторы на 20 нм, в то время как на следующем этапе планируют представить трехмерные конструкции или конструкции FinFET, которые TSMC называет 16 нм, а Samsung и Globalfoundries - 14 нм. В обоих случаях это потребовало бы замены и сокращения самих транзисторов, в то же время оставляя заднюю часть той же конструкции, что и для 20-нм, так что это нечто вроде «полуузла» вместо сокращения полного поколения. (Я обсуждал трудности, с которыми сталкивается чипирование в начале этого месяца.)

Большое известие на прошлой неделе в этом ключе поступило от Samsung и Globalfoundries, которые объявили о планах сотрудничества в области производства 14 нм, так что компании, разрабатывающие чипы, теоретически могли производить одинаковые конструкции на заводах обеих компаний.

По сути, это, по-видимому, означает, что Samsung лицензирует свой 14-нм процесс FinFET для Globalfoundries, что позволит более широкому количеству фабрик использовать этот процесс, создавая более сильного конкурента TSMC, который является ведущим литейным заводом. Эти две группы часто соперничают за передовых клиентов, таких как Apple. TSMC и Samsung продемонстрировали первые тестовые чипы, изготовленные по их 16 и 14 нм процессам, на выставке ISSCC несколько недель назад.

Samsung создает прототип 14nm на своем заводе в Гихенге, Южная Корея, и будет предлагать производство на своих заводах в Хвасоне, Южная Корея, и в Остине, Техас, в то время как Globalfoundries будет предлагать его на своем заводе недалеко от Саратоги, штат Нью-Йорк.

В объявлении две компании заявили, что этот процесс позволит использовать микросхемы, которые на 20% быстрее, используя ту же мощность, или могут работать на той же скорости и использовать на 35% меньше энергии. (Обратите внимание, что когда производители микросхем говорят о скорости или мощности, они говорят на уровне транзисторов; готовые изделия часто бывают совершенно разными.) Они также сказали, что этот процесс обеспечивает 15-процентное масштабирование площади по сравнению с отраслевой планарной технологией 20 нм, что является хорошим увеличением на половину. -узел. Samsung уже приступил к созданию прототипов и заявил, что планирует начать массовое производство к концу 2014 года. (Опять же, обратите внимание, что обычно между запуском литейного производства и появлением чипов в потребительских товарах обычно наблюдается задержка в несколько месяцев).

Это первое поколение будет работать по технологии Low Power Enhanced (LPE), а процесс Low Power Plus (LPP) обеспечит повышение производительности, доступное в 2015 году. Globalfoundries будет наращивать производство LPE в начале 2015 года. Это позже, чем в первоначальной дорожной карте, но по крайней мере, промежуток между ним и 20 нм больше не увеличивается.

Обе компании говорят, что у них сейчас 20-нм процесс, работающий для тестируемых продуктов, и ожидаем, что производство увеличится к концу этого года, хотя мы еще не слышали о каких-либо конкретных продуктах. Globalfoundries заявляет, что ее 20-нм технология обеспечивает повышение производительности до 40% и удвоенную плотность затворов своих 28-нм продуктов, в то время как Samsung ранее заявляла, что 20-нм процесс на 30% быстрее, чем 28-нм.

TSMC говорит, что она начала полное производство 20 нм и будет наращивать производство 20 нм SoC во второй половине года. TSMC утверждает, что его 20-нм процесс может обеспечить на 30 процентов более высокую скорость или на 25 процентов меньше энергии, чем его 28-нм технология, что в 1, 9 раза больше плотности. Переходя на 16 нм, TSMC планирует процессы 16-FinFET и 16-FinFET Plus, и заявил, что первая версия обеспечит 30-процентное улучшение скорости при той же мощности. Совсем недавно компания заявила, что версия Plus обеспечит дополнительное повышение скорости на 15 процентов или снижение энергопотребления на 30 процентов по сравнению с первой версией (в целом улучшение скорости на 40 процентов и снижение мощности на 55 процентов по сравнению с 20 нм). За ним последует 10-нм версия, намеченная на начало «производства рисков» (ранние прототипы) в конце 2015 года, с улучшением скорости на 25 процентов или снижением энергопотребления на 45 процентов по сравнению с версией 16-FinFET Plus, наряду с 2, 2-кратное улучшение плотности.

Пока что только Qualcomm анонсировала основной 20-нм продукт с первым 20-нм модемом, сделанным TSMC, который должен появиться во второй половине этого года, и первым 20-нм прикладным процессором - Snapdragon 810 - предназначенным для поставок продуктов в первой половине. 2015 года. Но помните, что между литейными цехами, которые говорят, что они находятся в массовом производстве, всегда требуется некоторое время, пока реальные потребительские товары не появятся в объеме.

Сотрудничество между Samsung и Globalfoundries интересно, так как оба были членами Common Platform Alliance, основанного на процессах производства микросхем IBM. Общая платформа, по-видимому, охватывала технологии от 65 до 28 нм, поэтому, похоже, что это действительно две крупные производственные компании, объединяющиеся в процессе Samsung без участия IBM. Но и Samsung, и Globalfoundries по-прежнему работают с IBM через исследовательскую группу в Олбани, штат Нью-Йорк, которая изучает варианты для 10 нм и более.

Если компании действительно смогут выполнить свои обещания, мы увидим, что самые современные потребительские продукты будут использовать 28 нм в этом году, 20 нм в следующем году, 14 или 16 нм в 2016 г. и, возможно, 10 нм в 2017 г. Между тем Intel заявляет, что она производит 14 нм. по объему, и мы должны увидеть это во многих продуктах во второй половине этого года, с 10 нм после двух лет. Это может сделать следующие несколько лет весьма интересными, так как мы можем наблюдать повышение мощности и энергоэффективности наших продуктов каждый год.