Machen Sie sich bereit für 14nm und 16nm Chips

Letzte Woche habe ich über die ersten 20-nm-Anwendungsprozessoren geschrieben, die voraussichtlich Anfang nächsten Jahres in Produkten ausgeliefert werden. Aber wenn die Unternehmen, die Chips herstellen, etwas später sind als ich es für 20 nm erwartet hätte, planen sie eine schnelle Verlagerung auf den nächsten Knoten, die 14-nm- und 16-nm-Chips. Es wird mich nicht überraschen, wenn wir nur sehr wenige 20-nm-Chips sehen und stattdessen viele Designs diese Generation überspringen und direkt von den 28-nm-Prozessen, die heute bei den meisten Spitzen-Chips üblich sind, zur 14- oder 16-nm-Generation übergehen.

Selbstverständlich ist Intel auf sich allein gestellt und hat vor zwei Jahren mit der Auslieferung von 22-nm-Chips begonnen. Die Massenverfügbarkeit von 14-nm-Chips ist für die zweite Hälfte dieses Jahres geplant. Stattdessen spreche ich von Chips der fablosen Halbleiterhersteller - von Apple und Qualcomm bis zu Nvidia und AMD -, die Herstellerfirmen wie TSMC, Samsung und Globalfoundries einsetzen, um den Chip tatsächlich zu produzieren. Alle großen Gießereien verwenden herkömmliche planare Transistoren mit 20 nm und planen, im nächsten Schritt 3D- oder FinFET-Designs einzuführen, die von TSMC als 16 nm und von Samsung und Globalfoundries als 14 nm bezeichnet werden. In beiden Fällen müssten die Transistoren selbst ausgetauscht und verkleinert werden, während das Back-End im gleichen Design wie für 20 nm belassen wird. Es handelt sich also eher um einen "halben Knoten" als um eine Verkleinerung der gesamten Generation. (Ich habe Anfang des Monats über die Schwierigkeiten bei der Chip-Skalierung gesprochen.)

Die große Ankündigung der vergangenen Woche in diesem Sinne kam von Samsung und Globalfoundries, die Pläne für eine Zusammenarbeit bei der 14-nm-Produktion angekündigt hatten, damit Chip-Design-Unternehmen theoretisch dieselben Designs in Fabriken beider Unternehmen herstellen können.

Tatsächlich scheint dies zu bedeuten, dass Samsung seinen 14-nm-FinFET-Prozess an Globalfoundries lizenziert, wodurch eine größere Anzahl von Fabriken diesen Prozess nutzen kann, was einen stärkeren Konkurrenten zu TSMC schafft, der führenden Gießerei. Die beiden Gruppen wetteifern häufig um führende Kunden wie Apple. TSMC und Samsung zeigten vor einigen Wochen auf der ISSCC-Messe frühe Testchips, die mit ihren 16- und 14-nm-Prozessen hergestellt wurden.

Samsung fertigt 14-nm-Prototypen in seinem Werk in GiHeung, Südkorea, und wird die Fertigung in seinen Werken in Hwaseong, Südkorea, und in Austin, Texas, anbieten. Globalfoundries wird sie in seinem Werk in der Nähe von Saratoga, NY, anbieten.

In der Ankündigung gaben die beiden Unternehmen an, dass dieser Prozess Chips ermöglichen wird, die bei gleicher Leistung bis zu 20 Prozent schneller sind oder bei gleicher Geschwindigkeit 35 Prozent weniger Strom verbrauchen könnten. (Wenn ein Chiphersteller von Geschwindigkeit oder Leistung spricht, spricht er auf Transistorebene. Fertige Produkte sind oft sehr unterschiedlich.) Außerdem bietet dieser Prozess eine 15-prozentige Flächenskalierung gegenüber der 20-nm-Planartechnologie in der Industrie, eine schöne Steigerung um die Hälfte -Knoten. Samsung hat bereits mit dem Prototyping begonnen und plant, die Massenproduktion bis Ende 2014 aufzunehmen. (Auch hier ist zu beachten, dass zwischen dem Beginn der Massenproduktion einer Gießerei und dem Erscheinen der Chips in Konsumgütern in der Regel mehrere Monate liegen.)

Diese erste Generation basiert auf dem Low Power Enhanced (LPE) -Prozess, wobei ein Low Power Plus (LPP) -Prozess für eine Leistungssteigerung im Jahr 2015 sorgt. Globalfoundries würde die LPE-Produktion Anfang 2015 ankurbeln. Dies ist jedoch später als die ursprüngliche Roadmap Zumindest hat sich die Lücke zwischen ihm und 20nm nicht mehr vergrößert.

Beide Unternehmen geben an, dass ihr 20-nm-Prozess jetzt für Testprodukte arbeitet und rechnen mit einem Produktionsanstieg im Laufe dieses Jahres, obwohl wir noch keine spezifischen Produkte angekündigt haben. Laut Globalfoundries sorgt die 20-nm-Technologie für eine Leistungssteigerung von bis zu 40 Prozent und eine Verdoppelung der Gate-Dichte der 28-nm-Produkte. Samsung gab zuvor an, dass der 20-nm-Prozess 30 Prozent schneller ist als der 28-nm-Prozess.

TSMC gibt bekannt, dass mit der vollen Produktion von 20 nm begonnen wurde und die Produktion von 20 nm SoC in der zweiten Jahreshälfte ansteigen wird. TSMC behauptete, sein 20-nm-Prozess könne 30 Prozent höhere Geschwindigkeit oder 25 Prozent weniger Leistung liefern als seine 28-nm-Technologie, bei 1, 9-facher Dichte. TSMC plant 16-FinFET- und 16-FinFET Plus-Prozesse mit einer Geschwindigkeitsverbesserung von 30 Prozent bei gleicher Leistung. In jüngerer Zeit hat das Unternehmen angekündigt, dass die Plus-Version eine zusätzliche Geschwindigkeitsverbesserung von 15 Prozent oder eine Leistungsreduzierung von 30 Prozent im Vergleich zur ersten Version bietet (insgesamt eine Geschwindigkeitsverbesserung von 40 Prozent und eine Leistungsreduzierung von 55 Prozent über 20 nm). Es folgt eine 10-nm-Version, die voraussichtlich Ende 2015 mit einer 25-prozentigen Geschwindigkeitsverbesserung oder 45-prozentigen Leistungsreduzierung im Vergleich zur 16-FinFET Plus-Version und einer Risikoproduktion (frühe Prototypen) beginnen wird 2, 2-fache Verbesserung der Dichte.

Bisher hat nur Qualcomm ein wichtiges 20-nm-Produkt angekündigt, wobei das erste 20-nm-Modem von TSMC in der zweiten Jahreshälfte erhältlich sein wird und der erste 20-nm-Anwendungsprozessor, der Snapdragon 810, für den Produktversand in der ersten Jahreshälfte vorgesehen ist Aber denken Sie daran, es dauert immer eine Weile, bis die Gießereien sagen, dass sie in Massenproduktion sind, bis echte Konsumgüter in großen Stückzahlen auftauchen.

Die Zusammenarbeit zwischen Samsung und Globalfoundries ist interessant, da beide Mitglieder der Common Platform Alliance waren, die sich auf Chip-Herstellungsprozesse von IBM stützte. Die Common Platform deckte anscheinend Technologien von 65 bis 28 nm ab, so dass es den Anschein hat, als wären dies wirklich die beiden großen Fertigungsunternehmen, die sich ohne die Beteiligung von IBM auf Samsungs Prozess einigen. Sowohl Samsung als auch Globalfoundries arbeiten jedoch weiterhin mit IBM über eine Forschungs- und Entwicklungsgruppe in Albany, NY, zusammen, die nach Möglichkeiten für 10 nm und mehr sucht.

Wenn die Unternehmen ihre Versprechen auch tatsächlich einhalten können, sollten wir davon ausgehen, dass führende Konsumgüter den größten Teil dieses Jahres mit 28 nm, 20 nm im nächsten Jahr mit 14 oder 16 nm im Jahr 2016 und vielleicht 10 nm im Jahr 2017 hergestellt werden. Inzwischen gibt Intel an, 14 nm herzustellen In der zweiten Jahreshälfte wird es voraussichtlich in vielen Produkten zu finden sein, 10nm folgen zwei Jahre dahinter. Dies könnte die nächsten Jahre sehr interessant machen, da wir möglicherweise jedes Jahr Verbesserungen bei der Leistung und Energieeffizienz unserer Produkte feststellen.