Valmistaudu 14 ja 16 nanon siruihin

Viime viikolla kirjoitin ensimmäisistä 20 nanometrin sovellusprosessoreista, jotka toimitetaan tuotteille ensi vuoden alussa. Mutta jos sirujen valmistusyritykset ovat hiukan myöhemmin kuin odotin 20nm: llä, ne suunnittelevat siirtyvän nopeasti seuraavaan solmuun, 14nm ja 16nm siruihin. Se ei ole yllättävää, jos näemme hyvin vähän 20 nm: n siruja ja sen sijaan näemme paljon malleja, jotka ohittavat kyseisen sukupolven ja siirtyvät suoraan 28 nm: n prosessien standardista nykypäivän uusimmissa siruissa 14: n tai 16 nm: n sukupolveen.

Tietenkin, Intel on omalla nopeudellaan, aloittaessaan 22nm sirujen toimittamisen kaksi vuotta sitten, 14nm sirujen suunniteltu saatavuuden parantamiseksi tämän vuoden jälkipuoliskolla. Sen sijaan puhun siruista fabless-puolijohdeyhtiöiltä - kaikilta Applelta ja Qualcommilta Nvidialle ja AMD: lle - jotka käyttävät valimoina tunnettuja valmistusyrityksiä, kuten TSMC, Samsung ja Globalfoundries - tuottamaan sirun. Kaikki suuret valimot käyttävät perinteisiä tasotransistoreita 20 nm: ssä, kun ne suunnittelevat seuraavassa vaiheessa 3D- tai FinFET-mallien käyttöönottoa, joita TSMC kutsuu 16 nm ja Samsung ja Globalfoundries kutsuvat 14 nm. Molemmissa tapauksissa tämä tarkoittaisi itse transistorien vaihtamista ja kutistamista jättäen takaosan samalla mallilla kuin 20 nm: llä, joten se on jotain "puolisolmua" täyden sukupolven kutistumisen sijaan. (Keskustein sirujen skaalaamisen vaikeuksista aiemmin tässä kuussa.)

Viime viikon iso ilmoitus tästä tuli Samsungilta ja Globalfoundriesilta, jotka ilmoittivat aikovansa tehdä yhteistyötä 14 nanometrin tuotannossa, jotta sirujen suunnitteluyritykset voisivat teoreettisesti valmistaa samat mallit tehtaissa kummastakin yrityksestä.

Tehokkaasti tämä näyttää tarkoittavan, että Samsung lisensoi 14 nm: n FinFET-prosessinsa Globalfoundriesille, mikä antaa laajemman määrän tehtaita käyttää tätä prosessia luomalla vahvemman kilpailijan TSMC: lle, joka on johtava valimo. Nämä kaksi ryhmää viettävät usein huippuluokan asiakkaita, kuten Apple. TSMC ja Samsung esittivät varhaiset testisirut, jotka oli tuotettu niiden 16 ja 14 nm prosessien aikana, ISSCC-näyttelyssä muutama viikko sitten.

Samsung prototyyppittää 14 nm: n tehtaallaan Etelä-Koreassa GiHeungissa ja aikoo tarjota valmistusta tehtaissaan Hwaseongissa, Etelä-Koreassa ja Austinissa, Texasissa, kun taas Globalfoundries aikoo tarjota sitä tehtaallaan lähellä Saratogaa, NY.

Kaksi yritystä ilmoitti ilmoituksessaan, että tämä prosessi mahdollistaa sirut, jotka ovat jopa 20 prosenttia nopeampia samalla voimalla tai voisivat toimia samalla nopeudella ja käyttää 35 prosenttia vähemmän virtaa. (Huomaa, että kun mikään siruvalmistaja puhuu nopeudesta tai tehosta, he puhuvat transistoritasolla; lopputuotteet ovat usein aivan erilaisia.) He myös sanoivat, että tämä prosessi tarjoaa 15 prosentin pinta-alan skaalauksen teollisuuden 20nm tasomaisen tekniikan yli, mikä on mukava lisäys puoleen -solmu. Samsung on jo aloittanut prototyyppien suunnittelun ja sanoi, että se aikoo aloittaa massatuotannon vuoden 2014 loppuun mennessä. (Huomaa taas, että yleensä on useiden kuukausien viive siitä, kun valimo aloittaa massatuotannon ja sirut ilmestyvät kulutustavaroihin.)

Tämä ensimmäinen sukupolvi tulee olemaan Low Power Enhanced (LPE) -prosessissa, ja Low Power Plus (LPP) -prosessi tarjoaa suorituskyvyn nousua saatavilla vuonna 2015. Globalfoundries kasvattaisi LPE-tuotantoa vuoden 2015 alkupuolella. Tämä on myöhemmin kuin alkuperäinen suunnitelma, mutta Ainakin ero sen ja 20 nm välillä ei ole enää kasvanut.

Molemmat yritykset sanovat, että niiden 20 nanometrin prosessi toimii nyt testituotteissa, ja odottavat tuotannon nousevan myöhemmin tänä vuonna, vaikka emme ole vielä kuulleet mitään erityisiä tuotteita ilmoitettavia. Globalfoundriesin mukaan sen 20nm: n tekniikka parantaa jopa 40 prosentin suorituskykyä ja kaksinkertaistaa 28nm: n tuotteiden porttitiheyden, kun taas Samsung on aiemmin sanonut, että sen 20nm: n prosessi on 30 prosenttia nopeampi kuin 28nm: n.

TSMC: n mukaan se on aloittanut 20nm: n kokonaistuotannon ja kasvattaa 20nm: n SoC-tuotantoa vuoden jälkipuoliskolla. TSMC väitti, että sen 20nm: n prosessi voi tarjota 30 prosenttia suuremman nopeuden tai 25 prosenttia vähemmän virtaa kuin sen 28nm-tekniikka, jonka tiheys on 1, 9-kertainen. Muutettuaan 16 nm: iin, TSMC suunnittelee 16-FinFET- ja 16-FinFET Plus -prosesseja. Ensimmäisen version mukaan nopeus paranee samalla prosentilla 30 prosentilla. Äskettäin yritys on sanonut, että Plus-versio tarjoaa ylimääräisen 15 prosentin nopeuden parannuksen tai 30 prosentin tehon alennuksen ensimmäiseen versioon verrattuna (yhteensä 40 prosentin nopeuden parannuksella ja 55 prosentin tehon pienentämisellä yli 20 nm). Tätä seuraa 10 nm: n versio, joka on suunniteltu aloittamaan "riskintuotanto" (varhaiset prototyypit) vuoden 2015 lopulla. 25 prosentin nopeuden parannuksella tai 45 prosentin tehon pienentämisellä verrattuna 16-FinFET Plus -versioon sekä 2.2 Tiheyden paraneminen X: llä.

Toistaiseksi vain Qualcomm on ilmoittanut merkittävästä 20 nm: n tuotteesta, jonka ensimmäinen TSMC: n 20 nm: n modeemi on tarkoitus tuottaa tuotteisiin tämän vuoden jälkipuoliskolla, ja sen ensimmäinen 20 nm: n sovellusprosessori - Snapdragon 810 -, joka on tarkoitettu tuotteiden lähettämiseen ensimmäisellä puoliskolla. Mutta muista, että valimoiden ilmoituksen mukaan olevan massatuotannossa vie aina jonkin aikaa, kunnes todellisten kulutustavaroiden määrä näkyy.

Yhteistyö Samsungin ja Globalfoundriesin välillä on mielenkiintoista, koska molemmat ovat olleet Common Platform Alliancen jäseniä, joka perustui IBM: n sirujen valmistusprosesseihin. Common Platform ilmeisesti kattoi tekniikat 65 - 28 nm, joten näyttää siltä, ​​että nämä ovat todella kaksi suurta valmistusyritystä, jotka kokoontuvat Samsungin prosessiin ilman IBM: n osallistumista. Mutta sekä Samsung että Globalfoundries toimivat edelleen IBM: n kanssa T & K-ryhmän kautta Albanyssa, New Yorkissa, joka tutkii vaihtoehtoja 10 nm: lle ja sen jälkeen.

Jos yritykset voivat tosiasiallisesti täyttää lupauksensa, meidän pitäisi nähdä huippuluokan kuluttajatuotteet, jotka käyttävät suurimman osan tänä vuonna 28 nm, ensi vuonna 20 nm, 14 tai 16 nm vuonna 2016 ja ehkä 10 nm vuonna 2017. Sillä välin, Intel sanoo valmistavansa 14 nm nyt määrä, ja meidän pitäisi nähdä se monissa tuotteissa tämän vuoden jälkipuoliskolla, 10 miljoonan metrin seuraavan kahden vuoden jälkeen. Tämä voi tehdä seuraavista vuosista varsin mielenkiintoisia, koska tuotteissa voimme nähdä parantumisia energian ja energiatehokkuuden suhteen joka vuosi.