HW novinky: křemíkový speciál

11. 7. 2014 | David Ježek | Hardware | 3314×

Roky 2013 až 2015 byly, jsou, resp. budou zlomové. Začalo to s DRAM a NAND flash čipy, které na sub-20nm technologii přešly jako první. Pokračovalo to prvními zkušebními ARMy, ještě letos pak přijde Intel se 14nm x86 procesory Broadwell a v příštím roce jej doprovodí celý peloton produktů, nad kterými svedou boj o zákazníka ty největší výrobní společnosti světa. „Plážový písek“ vytažený Czochralskiho metodou do ušlechtilého 300mm ingotu zdaleka neřekl poslední slovo.

Obsah

• Novinky v sub-20nanometrovém pásmu
  • Panasonic 14nanometrově u Intelu
  • Po Applu také Qualcomm
  • Co chystá GlobalFoundries
  • Trápení TSMC s přechodem na FinFET

Novinky v sub-20nanometrovém pásmu

Panasonic 14nanometrově u Intelu

Za poslední dny se sešlo hned několik novinek týkajících se použití čerstvých či chystaných výrobních procesů. Částečně se týkají společného podniku nad 14nm FinFET technologií Samsungu a GlobalFoundries, ale začneme i jejich (ne)přímého konkurenta, Intelu.

Ten totiž, připomínám, otevřel své fabriky ve větší míře dalším firmám a tak jako plánuje ARMy a kupříkladu již vyrábí FPGA pro Alteru, získal smlouvu na výrobu u něj další významný hráč, který přímo neohrožuje Intelův procesorový x86 byznys. Japonský Panasonic bude vyrábět Intelovou 14nm FinFET technologií (tj. podobnou Broadwell procesorům) svá SoC.

V případě japonského gigantu se bavíme zejména o čipech pro jeho přístroje. Osobně předpokládám zejména ARM a jiná SoC pro fotoaparáty, kamery, smart TV, Blu-ray / UltraHD přehrávače a další spotřební elektroniku a audiovizuální techniku. Kupříkladu svět procesorů pro fotoaparáty je poměrně konzervativní co se týče adopce nejnovějších výrobních procesů, a tak bude přechod na 14nm technologii neplanárních tranzistorů, které jsou pro Intel druhou generací, velkým skokem. Panasonic se již delší dobu profiluje jako výrobce přístrojů na technologické špici v oblasti videa (ultrazoom FZ1000 či bezzrcadlovka GH4 jsou první pořádné přístroje s podporou záznamu 4k videa), tak v oblasti miniaturizace, kde bezzrcadlovka GM1 s micro43 snímačem svými rozměry statně konkuruje Pentaxu Q7 s výrazně menším 1/1,7" snímačem. Úspora v oblasti spotřeby i tepelného vyzařování řídícího procesoru bude se 14nm výrobou jistě významná.

Po Applu také Qualcomm

Samsung a GlobalFoundries pokračují ve vítězném tažení (no, to je trochu nadnesené, spíše to vypadá, že se jim spojením výrobních kapacit podaří býti daleko lepší konkurencí pro TSMC než v minulosti). Minule jsme si pověděli o tom, že na jejich společnou 14nm technologii přejde Apple, dnes můžeme totéž říci o dalším velkém hráči na ARM poli, společnosti Qualcomm. Mimochodem výroba u Samsungu bude probíhat ve Fab 8 v americkém New Yorku, kde je instalována/instalovaná kapacita pro 6O tisíc waferů měsíčně.

Na poslední čtvrtletí tohoto roku plánují oba výrobci risk výrobu touto 14nm FinFET technologií s tím, že pokud vše půjde podle plánů, menší objemy sériové výroby se rozeběhnou hned počátkem roku příštího. Ohledně Applu zatím není jasné, jak konkrétně rozloží objednávky výroby svých ARM SoC Apple A9 mezi jednotlivé partnery, vedle Samsungu-GlobalFoundries se ví samozřejmě o TSMC (aktuálně využívá 20nm technologii pro A8, v budoucnu se pro A9 předpokládá 16nm FinFET), též se v minulosti hovořilo o možnosti nasazení později odladěné výroby u UMC. A kdo ví, jestli nedojde i na Intel. Vše závisí na tom, jakou výtěžnost dokáží jednotliví partneři realizovat a jaké objednávky čipů bude Apple potřebovat.

Co chystá GlobalFoundries

GlobalFoundries nemá pod svými křídly pouze 14nm spolupráci se Samsungem, byť ta bude postupem let hrát stále důležitější a větší roli. Provozuje i starší výrobní kapacity využívající 200mm křemíkové wafery – připomenu, že aktuálně všichni výrobci obvykle používají 300m wafery a trh se pomalu připravuje na 450mm, byť ty nabraly velké zpoždění (náklady na vývoj a případnou instalaci – tedy upgrady stávajících či stavby nových továren – jsou obrovské, a to i pro gigant Intel). V těchto týdnech firma upgraduje starší továrnu v Singapuru z 200mm na 300mm wafery. Použije přitom vybavení pro 300mm wafery z Tchajwanu, které koupila od výrobce DRAM čipů, firmy ProMOS, v roce 2013. V tomto případě se v této souvislosti zmiňují zákazníci, pro které GlobalFoundries vyrábí řadiče LCD panelů, čipy pro řízení napájení, rozpoznávání otisků prstů a podobné obvody. I ti již požadují přechod z 200mm waferů na 300mm, ze kterých je méně odpadu. GlobalFoundries bude moci nabídnout celkové objemy výrobních kapacit na úrovni 1,0 miliónu 300mm, resp 1,3 miliónu 200m waferů měsíčně. Zmíněná singapurská továrna bude současně převedena ze 130/110nm výroby na 40nm, která je stále mezi zákazníky pro tyto jednodušší čipy zcela dostačující, a tudíž s ohledem na nižší ceny za čip žádaná. Na závěr snad jen pro doplnění přehledu: 28nm výrobu realizuje v GlobalFoundries zejména továrna v neměckých Drážďanech (škoda, že se tehdy AMD nerozhodla pro Plzeň), v New Yorku pak firma též jako Samsung drží svoji špičku, tedy nastupující technologie 20nm a 14nm výroby.

Trápení TSMC s přechodem na FinFET

Blíže nespecifikované zdroje serveru DigiTimes hovoří o tom, že TSMC dokáže nabídnout výrobní kapacity v měsíčním objemu 900 tisíc, resp. 1,3 miliónu waferů pro 20nm a 16nm technologii v letech 2015, resp. 2016. Jedině slepý by ale neviděl, že TSMC mířila svůj nosánek příliš vysoko a „utíkají jí“ zákazníci. Firma tak vedle příprav 16nm FinFET technologie musí něčím zaujmout, zejména když se objevují spekulace o tom, že významný zákazník, americká Nvidia, zcela přeskočí 20nm výrobní proces, který TSMC nezvládla připravit ve verzi zvládající vysoké frekvence, a využije po 28nm technologii právě až 16nm FinFET. Ono ostatně nepůjde ani tak o ty nanometry, které udávají primárně velikost, resp. „rozteč“ řídící elektrody tranzistoru, jako spíše o skutečnost, že půjde o první FinFET proces u TSMC. 16nm FinFET TSMC je v podstatě vyladěná 20nm planární technologie převedená na FinFET.

Vyrábět malá 20nm či 16nm FinFET ARM SoC pro Apple je věc jedna, ale obrovské komplexní čipy pro Nvidii věc zcela odlišná. Již 28nm generace Kepler, jejíž GPU technologii vytěžuje Nvidia dodnes, přinesla čip o 7+ miliardách tranzistorů (tzv. „Velký Kepler“, GPU GK110), což byl rozumný strop a dodnes jsem přesvědčen o tom, že raná výroba takto obrovských čipů se Nvidii zaplatila či vyplatila jen díky tomu, že šlo o karty typu Tesla a později Quadro, které mířily do superpočítačů, kde se za ně platí daleko víc než za levné GeForce. Pro příští generaci, kterou jsem dosud označoval za „velký Maxwwell“ jsem předpokládal použití nejméně 10 miliard tranzistorů, což již ani se současnou vyladěnou generací 28nm výroby nelze při rozumném TDP realizovat. Nevěřím, že Nvidia připravuje a v budoucnu uvede takový produkt na 28nm technologii a protože je 20nm technologie – bez ohledu na (ne)realizovatelnost takového čipu – extrémně drahá. Efektivně tak TSMC opět zpozdila pokrok v grafických procesorech. Nespekulujme nakolik je to její vina, je prostě možné, že narazila na nějaké technologické limity, které ji donutily si poodstoupit a připravit 20nm výrobu odlišným způsobem, což ji prodražilo a zpozdilo, přičemž se s tím veze i její 16nm FinFET následník. Stejně tak nemá smysl přemýšlet na variantou, že by TSMC hrála na notu své schopnosti jako jediná na světě takové čipy vyrábět. To už dnes neplatí, již řadu GPU AMD vyrábí GlobalFoundries, a toto bude nadále sílit, stejně tak Intel se s každou další generací multiprocesorů z projektu Larrabee učí jak na to a v kombinaci se 14nm FinFET technologií může být nebezpečný (na druhou stranu ale předpokládám, že bude v nabízení svých výrobních technologií přeci jen trochu konzervativní, kupříkladu těžko od něj čekat, že by začal vyrábět x86 APU AMD).

Pro klid na duši představitelů TSMC hovoří hlavně to, že je to stále ona, kdo dokáže Applu nabídnout jak technologii, tak velké výrobní kapacity a technologie pro designování čipů a optimalizace pro výrobní proces, se kterými jsou její zákazníci již obeznámeni. To první ještě stále platí, to druhé dvojnásob od chvíle, kdy se zákazníci TSMC poohlížejí i jinde. Rozuzlení tohoto celého zašmodrchance přinesou nejbližší měsíce a přístí roky. Jisté ale je, že uživit se na neustále rostoucím trhu mohou všichni, protože čipů se vyrábí stále více a zařízení s nimi též prodává stále více. TSMC každopádně v těchto dnech, kdy 20nm výroba vázne a 16nm se zpozdila, hovoří o plánech na 10nm technologii. Ale co, je pátek, pojďme snít. O grafických procesorch s 20 miliardami tranzistorů, o hrách v 3840×2160 při 60+ fps a TDP do 150 W, o ARMech pro smartphony, které utáhnou stejné rozlišení a přitom se nebudou přehřívat jako nejnovější LG G3 s 1440×2560. Také se těšíte na tento brave new world?

       

Komentáře

[Mudrlant]

300m wafery ... to jsou kabrňáci, který fotbalový stadion si pronajali ...

[Jendа]

Příprava menšího, 40m wafferu - náhradní součásti pro počítač URAL.

[Honz]

http://www.youtube.com/watch?v=6Inyg70V-QI

[K>]

Mezi číslem a jednotkou se píše mezera. Tedy správně: 20 nm. Špatně: 20nm. Taky matematické binární operátory mají kolem sebe mezeru. Správně: 20 × 20. Špatně: 20×20.

Viz http://prirucka.ujc.cas.cz/?id=785&dotaz=plus#nadpis4

[Acci]

V případě, že se jedná o přídavné jméno (dvacetinanometrový), tak se číslo a jednotka píše bez mezery (20nm).

[Fluttershy, yay!]

Mezi číslem a jednotkou se píše mezera.

Jak kdy.

[trekker.dk]

Když už jsme o toho - doba od časů psacích strojů pokročila, máme víc kláves a klidně je tedy možné psát "60 tisíc" místo "6O tisíc"

[Michal Kubeček]

Ony i ty psací stroje - až na starší modely - většinou nulu, jedničku a kulaté závorky mají. Co mne děsí nejvíc, je to, že občas vidím používat lomítka místo kulatých závorek i lidi, u kterých mám podezření, že psací stroj v praxi nikdy nepotkali.

[Zopper]

No, v jakém kontextu? Já občas lomítka použiji, když komunikuji v plaintextu a chci naznačit /kurzívu/.

[Michal Kubeček]

Na starších a nebo jednodušších psacích strojích chyběly kulaté závorky a někdy i klávesy pro nulu a jedničku. Proto se vžila praxe nahrazovat nulu velkým "O", jedničku malým "l" a kulaté závorky lomítkem. Řada lidí to dělá dodnes, a to i když píšou na počítači, kde všechny tyto znaky mají. A všiml jsem si toho i u lidí, u kterých mi nepřipadá pravděpodobné, že by šlo o zvyk z psacího stroje.

[Petr Ježek]

Pro některé z nás, lidí, jsou rozlišovací schopnosti v n-vrstevných systémech při n > jejich práh rozlišování tristní...

[Zopper]

To vím. Otázka byla myšlena tak, jestli to co pozoruješ není náhodou jen drobné nedorozumnění, kdy někdo použije lomítka jako kurzívu, zatímco ty to čteš jako závorky.

[zatkowich]

zaujimaju tito gramaticki nacisti vobec este niekoho?

mna by zaujimalo, ak niekto chape, co je napisane, preco ma taku potrebu do toho rypat, len aby mohol rypat...

priklad: chapete, kolko je to 20nm? ak ano, kde je problem? ak nie, ako viete, ze tym autor myslel podla vasho "20 nm"?

[Fluttershy, yay!]

Ze dva a půl roku účast ve čtyřech diskuzích, z toho dvakrát rýpání a dvakrát dotaz – to je panečku výkon! Co tě k tomu vyburcovalo?

[zatkowich]

to, ze sem chodim rad a citam aj rad diskusie (niektore), lebo sa rad nieco dozviem. sam radsej nepisem nic, ked nemam co povedat. radsej nic, ako prispevky na urovni robenia z mna zaostaleho, ze sa tvarim, ze neviem, co autor myslel, ale sam to viem lepsie ako on.

hej, moj predchodzi prispevok ma hodnotu, ako tie pred nim, ale s kazdym sa treba bavit na jeho urovni.

[Fluttershy, yay!]

hej, moj predchodzi prispevok ma hodnotu, ako tie pred nim

Tak určitě.

[odin]

Tak určitě.

Rika fracek a vecny student, ktery sveho casu vsem stale verejne cpal velikost sveho prirozeni. rofl

[Fluttershy, yay!]

Neber si moje péro do huby!

[=^..^= AmigaPower®]

Rači bys aby si vzal do huby to pér(k)o, viď mirjame?

[odin]

A co ty? Uz se zivis sam? Nebo te stale zivi rodice a stale studujes na statem financovane skole? Nebo uz pobiras doktorandske stipendium?

[Fluttershy, yay!]

relevantní

[Blaazen]

Díky za link. Vynikající. Divím se, že tě někteří zdejší ještě nezačali kamenovat.

[=^..^= AmigaPower®]

Já bych ho zbičoval

[Agent]

Nezáviď. Jak si to uděláš, takový to máš. Chytří se nechají živit. Blbci musej dřít sami na sebe.

[odin]

Predstav(te)? si, ze mu to nezavidim, ani nevycitam. Problem je, ze tech 'chytrych' stale pribyva a 'blbcu' ubyva. Obavam se, abychom nemeli brzo prilis 'inteligentni' spolecnost.

[Petr Ježek]

Milý příteli, někdy je nepřesnost či formální chybka na úkor informační výtěžnosti, někdy jen na úkor znalostní kulturnosti. Nemluvím o právu, které se v našich luzích užívá pohříchu formalisticky...

[zatkowich]

co je to ta kulturnost? aky iny rozdiel je v napr. v "20nm" a "20 nm", ako ten, ze 1 z nich urcil nejaky zbytocny ustav plateny z dani vsetkych a dalsie nie?

som nazoru, ze niekedy "mlcat je zlato", ci ako sa to vravi. sam pravopis ovladam, ale nie vzdy ho dodrziavam, lebo mi pride nelogicky. v tomto pripade by som si dane "chyby" vobec nevsimol. naopak, som vdacny autorom (teraz autorovi), ze clanky pisu, preto im to nekazim prispevkami na urovni skolkarov ("pani ucitelka, on mi zobral hracickuuuu"). preklepy su ina vec, pripada mi trochu ako neucta k ctenarom, ked si autor nevie/nechce/nemoze/whateva precitat to, co napisal. prispevky typu grammar nazi su mi vsak hnusne ako neucta k autorom.

ak by niekto stale nechapal moj pohlad, nech si pripomenie znamy vtip: "preco zena vari 1 jedlo v 2 hrncoch, ked ma kramy?" "lebo!!"

[zatkowich]

pardon, zabudol som reagovat na to pravo. je mi jasne, ze prave tam to funguje podobne, ak vam niekto napise do zmluvy budem vam vyrabat "20nm" technologiou, mozte ho zalovat, ze vam nerobi "20 nm" technologiu. ano, to je pravnictina, osobitny jazyk.

ak som spravne pochopil (mam za to, ze dokonca na wikipedii je to definovane dobre Jazyk), jazyk je urceny na dohovorenie (popis veci apod.), nie na onaniu ega. no, mozno som len divny...

[yindi]

Lepe se to cte a rychleji se chape sdeleni.

[zatkowich]

ano, mam presvedcenie, ze Vam a urcite aj inym ano. niekomu je lepsie citat "20 nm", niekomu "20nm".

ale pokladate za vhodne ukamenovat autorov za to, ze nevydavaju stranky v vsetkych permutaciach moznych pisani slov/viet? ja teda nie.

[g.g]

Umíte vůbec číst stránky, na které sám odkazujete?

"V případě, že pomocí číslice a značky vyjadřujeme přídavné jméno, mezeru nevkládáme"

[Petr Ježek]

Jsem zvědav, jak se vývojové křivky teploty a miniaturizace projeví na prosté životnosti křemíkových nanošvábů. Udržet stabilitu nanovrstev při výrobě a následně při použití není totiž žádná selanka...

[Vantomas]

Tak přece stačí, aby to vydrželo dobu záruky, tedy díky evropskému trhu alespoň dva roky.

[steel rock]

Nechápu proč dělají mobily s FullHD rozlišením, natož se 4K (akorát to zbytečně rychle vybíjí baterii).

[ebik]

nechápu proč dělají mobily s operačním systémem a víc jak čtyřřádkovým displejem, notabene barevnýnm, jako by nestačil monochromatický.

[vlastikroot]

To uz nejsou mobily ve smyslu mobilni telefon, ale ve smyslu mobilni pocitac.

[g.g]

To není metoda Czochralskiho, ale metoda Czochralského.

[zatkowich]

ja som nasiel, ze sa naozaj volal Czochralski

[Fluttershy, yay!]

A? V češtině skloňujeme – Tarského, Dostojevského atp.

[=^..^= AmigaPower®]

Ale víš hovno jak je to ve slovenčině...

...nicméně předpokládám, že si to vygooglíš a budeš tvrdit, žes to věděl.

[Fluttershy, yay!]

Článek není ve slovenštině.

[=^..^= AmigaPower®]

Jakej zas článek?

[Ales Hakl]

K tomu Panasonicu asi patri zminit, ze ty jejich SoCy nejsou ARM, ale jakasi jejich vlastni architektura. Prodavaji to i externe, ale vetsina dokumentace k tomu je pod NDA. Bezi na tom (kdo by to byl u japoncu rekl...) uITRON, ale take Linux a FreeBSD. Celkove mi to prijde jako "prece nebudeme pouzivat Super-H, vymyslime si radsi vlastni".