HW novinky: NVM Express i přes ethernet či fibre-channel

23. 6. 2016 | David Ježek | Hardware | 2639×

Otevřené rozhraní NVM Express s referenční implementací pod BSD licencí posouvá svůj dosah podstatně dál, než umožňovala sběrnice PCI Express. Vedle této významné novinky se podíváme též na zajímavá nová SSD Corsair, jak to bude s výrobou 7nm čipů pro nadcházející roky a jak hodlá ASML vyřešit problém se zjišťováním defektů v 5nm i menších strukturách – první kapitolu budoucnosti menší než 10nm už píše za pomoci koupě jiné firmy za 3,1 miliardy dolarů.

Corsair uvedl SSD řady Neutron XTi

Většina na trh uváděných 2,5palcových SATA SSD, která nabízejí kapacitu až za 1TB hranicí, dnes spoléhá na TLC NAND flash čipy. Proto je příjemným osvěžením trhu, když některý výrobce uvede SSD, která nabízí totéž, ale v podobě MLC čipů, i kdyby to mělo být pomocí 15nm MLC čipů jako v případě nové řady SSD Neutron XTi od společnosti Corsair.

Tato řada nabízí kapacity 240, 480, 960 a 1920 GB. Výrobce sice neudává životnost, ale ve srovnání s obvyklou hodnotou pro TLC, která bývá kolem 300+ přepisů celého prostoru SSD, lze předpokládat, že Neutrony XTi zvládnou nejméně 500 přepisů. Jinak se ničím zásadním neliší, na poli 6,0Gbit/s SATA SSD už je hodně dlouho klid, propustnost rozhraní je hluboko pod možnostmi moderních SSD řadičů a NAND flash čipů, takže hodnoty sekvenčního čtení 560 MB/s, resp. sekvenčního zápisu 540 MB/s už dnes nikoho neohromí. Stejně tak IOPS, které pro obligátní náhodné čtení/zápis 4k bloků dosahují 100k/90k. Corsair vsadil na řadič Phison, s nejvyšší pravděpodobností model S10. Ceny zatím nejsou známy.

Dá se říci, že s poklesem cen, který způsobil příchod poslední generace SSD s 16nm / 15nm TLC NAND flash čipy, se nejčastěji volená kapacita posouvá o stupínek výše. Aktuálně se věci na českém trhu mají tak, že 120GB SSD koupíte kolem 1100 Kč, 240GB kolem 1700 Kč, 480GB kolem 3300 Kč a 960GB kolem 7000 Kč.

Specifikace NVM Express v1.2 a NVM Express Management Interface 1.0

A když už jsme u tématu SSD, zůstaňme u něj ještě chvíli. Pracovní skupina, která má na starosti rozhraní NVMe, tedy NVM Express Work Group, totiž vydala novou specifikaci, která rozšiřuje možnosti použití NVM Express i pro SSD připojená delším kabelem, například ethernetem či fibre-channel a InfiniBand. Současně s touto verzí specifikace je vydána i definice NVM Express Management Interface 1.0. Tím se podstatně mění možnosti použití rozhraní NVM Express, které až dosud bylo de facto omezeno na PCI Express, jehož fyzický dosah od řadiče je poměrně malý. NVM Express over fabric tak trochu stahuje schopnosti v serverech obvyklého rozhraní SAS (Serial Attached SCSI).

Aby systém dobře fungoval i na větší vzdálenosti, kde se různé synchronizace signálů udržují složitěji než na vzdálenost „pár centimetrů“, je architektura NVMe po kabelu navržena jako vícevrstvá, uzpůsobená pro přenos na více typech výše uvedených sítí. Zastřešující organizace připravila s novou verzí specifikace také referenční implementaci pro Linux (NVMe host / storage target po RDMA / Fibre Channel + nástroje k obsluze skrze příkazovou řádku). Všechen kód je licencován pod BSD licencí a k dispozici na GitHubu. Rozhraní NVM Express Management Interface 1.0 pak přidává sadu příkazů pro tzv. out-of-band správu NVMe SSD připojených po PCIe / SMBus/I2C. SSD s jeho podporou je možné kontrolovat „online“ (stav, teplota, aktualizace firmwaru, podporované technologie atd.) ještě před startem vlastního operačního systému. Kompletní specifikace je opět na domovském webu.

TSMC o 7 nanometrech

Aktuální stav výrobních procesů u těch nejvýznamnějších výrobců čipů (tj. těch, kteří nemají skluz oproti špičce trhu) je takový, že Intel umí 14nm FinFET výrobu (pro něj je to už druhá generace procesu s neplanárními tranzistory), také Samsung umí 14nm FinFET (a díky spolupráci tímto procesem vyrábí také GlobalFoundries) a TSMC má tomu zhruba odpovídající 16nm FinFET proces. Platí, že proces není u daného výrobce jeden, ale jsou určité modifikace, tu pro velké čipy s co nejvyšším výkonem, tu pro malinké čipy, kde jde zejména o energetickou efektivitu. Ale obecně už víme, že Intel umí svým procesem kompletní čipy s takty nad 4 GHz; o Samsungu, resp. zejména GlobalFoundries, můžeme říci, že jimi vyráběné ARMy šlapou bez potíží za 2GHz hranicí (to je právě ona verze procesu pro úsporné čipy) a také se daří výroba velkých GPU AMD řad Polaris / Vega, které co nevidět začnou přicházet na trh. O TSMC můžeme vedle obligátních ARM SoC říci, že pro NVidii vyrábí bez větších potíží též komplexní GPU, která také celkem bez problémů šlapou na 1,5 až 2,x GHz.

Všichni uvedení výrobci mohutně finišují práce na 10nm výrobní technologii, už vyrábějí zkušební čipy a s náběhem sériové výroby se dá počítat v horizontu měsíců, nikoli let. Samsung a TSMC pak současně už začínají další bitvu, a to o zákazníka, kterému by rádi vyráběli poté následující 7nm čipy. Z TSMC přichází již tradiční várka optimistických zvěstí, předseda správní rady Morris Chang hovoří o tom, že je vše na dobré cestě, aktuální výtěžnost výroby super-jednoduchých 128MB SRAM čipů je 30 až 40 % a TSMC předpokládá, že bude vůbec prvním výrobcem, který dotáhne 7nm proces až k certifikaci. Riziková produkce se dá očekávat v příštím roce, sériová pak v roce 2018.

Zcela jistě můžeme říci, že Samsung na tom nebude hůře. Jeho způsob informování ale bývá jiný, obvykle se jeho zástupci tolik „nechvástají“ jako TSMC (jejíž plány pak mají tendenci nabírat zpoždění) a prostě jednoho dne představí nové produkty na novém výrobním procesu. Dobrým indikátorem kvality a rychlosti nasazení nového výrobního procesu bude společnost Apple, která mezi oba giganty diverzifikuje výrobu svých ARM SoC.

ASML a TSMC o 5 nanometrech

K TSMC se hned oklikou vrátíme. Vezmeme to přes holandskou společnost ASML, která je předním světovým vývojářem zdrojů světla pro EUV litografii. Tou jsou zatím – přes veškeré snahy ve vývoji nástupnických technologií – vyráběny všechny čipy na současných generacích výrobních procesů a bude tomu tak ještě nějakou chvíli. ASML je tak klíčový hráč, že bez ní se prakticky příprava nových výrobních procesů u všech velkých výrobců – jak jsme si to popsali v předchozích odstavcích – neobejde. Proto do ASML mohutně investují všichni, třeba Intel, Samsung, TSMC a mnoho dalších výrobců. ASML nemá nouzi o peníze ani zakázky, ale ani ona sama neumí vyvinout vše potřebné „in-house“, takže nyní koupila za 3,1 miliardy dolarů společnost Hermes Microvision.

Ta je expertem na hledání defektů v čipech za pomoci tzv. electron beam, tedy použití extrémně přesného toku elektronů. Tato technologie se dá využít jak při výrobě, tak při kontrole elektrických defektů. A právě kontrola defektů je věc, u které pod 10nm, resp. 7nm strukturami technologie, které ASML má k dispozici, už nelze dobře použít. Proto přichází nákup Hermes Microvision. Nyní nastane proces integrace všech dílčích prvků do celku, aby bylo možné EUV litografii za pomoci electron-beam technologie posunout ještě o krůček dále, směrem k 5nm výrobním procesům a možná ještě níže. Právě TSMC pak hovoří o tom, že tohle bude její cesta pod 7nm generací, nicméně je samozřejmě ještě brzy dělat pevná prohlášení. Pokud 7nm riziková výroba poběží příští rok, tak možná v roce 2019 bychom se mohli nějak reálněji bavit o tom, jaká bude výroba 5nm. A co bude za touto hranicí? Inu, to neví konkrétně zatím ani gigant Intel, ten má zatím v roadmapách jako nejvzdálenější architekturu 10nm výrobu 3. generace Tigerlake cílící na rok 2019. Ač již v roce 2003 vyrobili v NECu první 5nm tranzistor, cesta ke komplexním čipům je extrémně složitá a dlouhá. Stále se předpokládá, že právě na 5nm procesu narazí výroba čipů na problém s kvantovým tunelováním v logických branách tranzistorů a vývoj se natolik protáhne, že definitivně přestane platit již tak dost natahovaný Mooreův zákon. Jenže to se tvrdilo už o tolika výrobních procesech v minulosti…

       

Komentáře

[vlk]

chcel by som nejake tie 128MB SRAMky ,-)