Пригответе се за 14nm и 16nm чипове

Миналата седмица писах за първите 20nm приложни процесори, които ще бъдат доставени в началото на следващата година. Но ако компаниите за производство на чипове са малко по-късно, отколкото бих очаквал за 20 nm, те планират бързо да се прехвърлят към следващия възел, 14nm и 16nm чипове. Няма да ме изненада, ако видим много малко 20 nm чипове и вместо това виждаме много дизайни да прескачат това поколение и да преминат директно от 28nm процесите, стандартни за повечето водещи чипове днес към поколението 14 или 16 nm.

Разбира се, Intel е на собствената си каданс, като преди две години започна да доставя 22 nm чипове, като през втората половина на тази година 14mm чипове бяха планирани за масова наличност. Вместо това говоря за чипове от фаблетни полупроводникови компании - всички от Apple и Qualcomm до Nvidia и AMD - които използват производствени фирми, известни като леярни - като TSMC, Samsung и Globalfoundries - всъщност да произвеждат чипа. Всички основни леярни използват традиционните равнинни транзистори на 20 nm, докато планират да въведат 3-D или FinFET дизайни на следващата стъпка, която TSMC нарича 16 nm, а Samsung и Globalfoundries наричат ​​14 nm. И в двата случая това би включвало промяна и свиване на самите транзистори, като същевременно оставяте задния край при същия дизайн, както за 20nm, така че това е нещо като "половин възел", вместо свиване на цялото поколение. (Обсъдих трудностите, с които се сблъсквате с мащабирането на чипове по-рано този месец.)

Миналата седмица голямото съобщение в тази сфера дойде от Samsung и Globalfoundries, които обявиха планове за сътрудничество в производството на 14 nm, така че компаниите за проектиране на чипове да могат теоретично да произвеждат едни и същи дизайни във фабрики от всяка една от компаниите.

В действителност това изглежда означава, че Samsung лицензира своя 14nm FinFET процес на Globalfoundries, което ще позволи на по-широк брой фабрики да използват този процес, създавайки по-силен конкурент на TSMC, който е водещият леяр. Двете групи често се борят за водещи клиенти като Apple. TSMC и Samsung показаха ранни тестови чипове, произведени по техните 16 и 14 nm процеси в шоуто ISSCC преди няколко седмици.

Samsung прототипира 14 nm във фабриката си в GiHeung, Южна Корея и ще предлага производство в заводите си в Hwaseong, Южна Корея и в Остин, Тексас, докато Globalfoundries ще я предлага в завода си близо до Saratoga, NY.

В съобщението двете компании заявиха, че този процес ще даде възможност на чипове, които са с до 20 процента по-висока скорост, използвайки същата мощност, или биха могли да работят със същата скорост и да използват 35 процента по-малко мощност. (Обърнете внимание, когато всеки производител на чипове говори за скорост или мощност, те говорят на ниво транзистор; готовите продукти често са доста различни.) Те също така заявиха, че този процес осигурява 15-процентово мащабиране на площ от 20 nm плоска технология, което е приятно увеличение за половината -node. Samsung вече започна създаването на прототипи и заяви, че планира да започне масово производство до края на 2014 г. (Отново, имайте предвид, че обикновено има изоставане от няколко месеца, когато една леярна започне масово производство и чиповете се появяват в потребителските продукти.)

Това първо поколение ще бъде в Low Power Enhanced (LPE) процес, като с Low Power Plus (LPP) процесът осигурява повишаване на производителността, наличен през 2015 г. Globalfoundries ще увеличи производството на LPE в началото на 2015 г. Това е по-късно от първоначалната си пътна карта, но поне пропастта между него и 20 nm вече не се е увеличила.

И двете компании казват, че сега техният 20 nm процес работи за тестови продукти и очакват производството да се увеличава по-късно тази година, въпреки че все още не сме чували конкретни продукти. Globalfoundries твърди, че неговата 20nm технология осигурява до 40 процента подобрение на производителността и два пъти по-голяма плътност на затворите на своите 28nm продукти, докато Samsung преди това заяви, че 20nm процесът му е 30 процента по-бърз от 28nm.

TSMC казва, че е стартирало пълно производство на 20 nm и ще увеличи 20nm производството на SoC през втората половина на годината. TSMC заяви, че неговият 20 nm процес може да осигури 30 процента по-висока скорост или 25 процента по-малка мощност от 28nm технологията му, с 1.9 пъти по-голяма плътност. Преминавайки към 16 nm, TSMC планира 16-FinFET и 16-FinFET Plus процеси и заяви, че първата версия ще предложи 30-процентно подобрение на скоростта при същата мощност. Съвсем наскоро компанията заяви, че версията Plus ще предложи допълнително подобрение на скоростта с 15 процента или намаление на мощността с 30 процента в сравнение с първата версия (за общо 40 процента подобрение на скоростта и 55 процента намаление на мощността над 20 nm). Това ще бъде последвано от 10 nm версия, планирана да започне "производство на риск" (ранни прототипи) в края на 2015 г., с 25-процентно подобрение на скоростта или 45 процента намаляване на мощността в сравнение с версията 16-FinFET Plus, заедно с 2.2 X подобрение на плътността.

Засега само Qualcomm обяви основен 20 nm продукт, като първият му 20nm модем, направен от TSMC, се изплати в продуктите през втората половина на тази година, а първият му 20nm приложен процесор - Snapdragon 810 - насочен към доставката на продукти през първата половина от 2015 г. Но не забравяйте, че винаги отнема време между времето, когато леярниците казват, че са в масово производство, докато реалните потребителски продукти се покажат в обем.

Сътрудничеството между Samsung и Globalfoundries е интересно, тъй като и двамата са били членове на Общата платформа алианс, която се основаваше на процеси за производство на чипове от IBM. Общата платформа очевидно покрива технологии от 65 nm до 28 nm, така че изглежда, че това наистина са двете големи производствени компании, които се обединяват по процеса на Samsung без участието на IBM. Но и Samsung, и Globalfoundries все още работят с IBM чрез група за научноизследователска и развойна дейност в Олбъни, Ню Йорк, която проучва опции за 10 nm и повече.

Ако компаниите действително могат да изпълнят своите обещания, трябва да видим водещи потребителски продукти, използващи 28 nm през по-голямата част от тази година, 20 nm следващата година, 14 или 16 nm през 2016 г. и може би 10 nm през 2017 г. Междувременно, Intel казва, че произвежда 14 nm в обем сега и би трябвало да го видим в много продукти през втората половина на тази година, с 10 nm след две години. Това може да направи следващите няколко години доста интересни, тъй като може да наблюдаваме подобрения в мощността и енергийната ефективност на нашите продукти всяка година.