Что такое техпроцесс (нм) процессора? Процессоры Техпроцесс процессоров на смартфонах

Производители чипов любят хвастаться новыми рекордами миниатюризации техпроцессов - независимо от того, используют ли они свои мощности или контрактных производителей. Intel, Samsung, GlobalFoundries и TSMC постоянно соревнуются друг с другом. Однако заявляемые характеристики 16, 14, 10 или 7 нм уже не являются определяющими, то есть их нельзя использовать для сравнения техпроцессов. Следует оценивать и другие характеристики техпроцесса (Fin Pitch, Min Metal Pitch, Cell Height и Gate Pitch).

В прошлом году Intel акцентировала . AMD и Intel , хотя подходы двух компаний фундаментально отличаются. AMD для старших процессоров предпочитает , Intel предпочитает монолитный дизайн кристаллов.

Банг-Хао Хуан (Bang-Hao Huang) и Ших-Хсин Чан (Shih-Hsin Chang) из тайваньской компании MSSCORPS CO., LTD провели анализ чипа Samsung Exynos 8895, сравнив его с Apple A11 Bionic, производимым TSMC. Также они добавили опубликованные спецификации Intel. Результаты оказались весьма любопытными.

Перед тем, как мы перейдем к анализу спецификаций, позвольте пояснить некоторые:

• Fin Pitch: расстояние между ребрами (эмиттер и коллектор) транзистора
• Min Metal Pitch: минимальное расстояние между двумя слоями металла
• Fin Height: высота ребер от подложки Si в слое оксида
• Fin Width: толщина ребер

У Intel мы получили несколько итераций 14-нм техпроцесса с небольшими улучшениями, но 10-нм техпроцесс должен знаменовать существенный прогресс. Впрочем, Intel - далеко не единственная компания с достаточной компетенцией для производства чипов по современным техпроцессам. Возможно, Intel начинает сдавать позиции: задержки с выходом процессоров, изготавливаемых по новому техпроцессу, указывают на технические проблемы. Intel причины задержек не комментирует.

В источнике проводится сравнение 10-нм техпроцессов Samsung и TSMC, по итогам вывод следующий: техпроцесс Samsung Exynos 8895 выделяется большей высотой и шириной ребер, в случае TSMC мы получаем меньшее расстояние между ребрами и меньшую толщину интерконнектов. И TSMC, и Samsung подошли к технически возможным пределам для массового производства.

Сравнение со спецификациями Intel для 10-нм техпроцесса показывает, что бывший технологический лидер пропустил вперед конкурентов. Конечно, производство мобильных SoC отличается от производства настольных процессоров, но некоторые характеристики техпроцессов вполне сравнимы, независимо от размера или сложности чипа.

TSMC и Samsung за последние годы сражались за клиента. Поэтому они прилагали значительные усилия, чтобы технически выйти вперед. К этой битве скоро присоединится Intel с массовым производством 10-нм процессоров, а также GlobalFoundries, которая будет производить процессоры AMD. Конечно, насчет выполнения закона Мура можно долго спорить. Но миллиардные инвестиции в новые технологические линии, вложения в исследования и разработки себя оправдывают.

Долгие годы компания Intel шла впереди планеты всей по темпам внедрения передовых техпроцессов для выпуска сложных микросхем (читай - процессоров). На внедрении 14-нм техпроцесса она забуксовала. Проблемы с внедрением 14-нм техпроцесса усугубились тем, что рынок ПК перестал показывать положительную динамику. Вот уже несколько лет вместо ежегодного прироста мы наблюдаем сокращение объёмов продаж. Снижение выручки автоматически ведёт к сокращению финансирования разработок и модернизации производства, что вызывает у производителя неодолимое желание эксплуатировать уже созданное и не спешить с инновациями.

Отсутствие взрослой конкуренции также не способствует движению вперёд, за что мы можем сказать "спасибо" сами знаете кому. Всё вместе взятое на данном этапе подводит нас к тому, что 14-нм техпроцесс для Intel - это рабочая лошадка на года. Ожидаемый 10-нм техпроцесс и, в частности, процессоры Cannonlake не сделают погоды на рынке. Обжёгшись на непростом внедрении 14-нм технологических норм, компания Intel будет долго "дуть на воду" - медленно и ограниченно переходить на выпуск 10-нм решений. Мы огорчались, что Intel не смогла приступить к выпуску 10-нм процессоров в середине этого года, как предписывала стратегия "тик-так" и ранние планы компании. Теперь нам, похоже, придётся привыкать к мысли, что 10-нм CPU Intel не будет в 2017 году (что уже решено) и даже в 2018.

Японские источники со ссылкой на OEM-производителей поделились новостью , согласно которой Intel ведёт разработку ещё одних 14-нм процессоров. Как известно, в четвёртом квартале нынешнего года компания выведет на рынок второе поколение 14-нм процессоров Skylake - процессоры Kaby Lake (третье 14-нм после Broadwell). Процессоры Kaby Lake заменят Skylake во всех категориях продуктов. В четвёртом квартале 2017 года ожидается выход первых 10-нм процессоров компании - решений на архитектуре Cannonlake. Но эти процессоры, если верить свежим утечкам, массовыми решениями станут не скоро. Скорее всего это произойдёт не раньше 2019 года. Потому что в 2018 году на смену Kaby Lake обещают прийти 14-нм процессоры Coffee Lake.

Впервые о процессорах Coffee Lake мы услышали в апреле этого года по информации из профиля одного из сотрудников Intel в одной из социальных сетей для поиска вакансий. Тогда возникло предположение, что это имя одного из 10-нм или даже 7-нм процессоров Intel. Сегодня с некоторой долей уверенности можно сказать, что это будут очередные "оптимизированные" 14-нм процессоры компании.

Процессоры Coffee Lake будут находиться на рынке одновременно с 10-нм процессорами Cannonlake. Последние будут выпускаться для тонких ноутбуков и планшетоподобных систем в младшей конфигурации в сериях U и Y с TDP от 15 Вт до 4,5 Вт. Всё что выше - о U до H - будут процессоры на архитектуре Coffee Lake. Это массовые и производительные системы с числом ядер от двух до шести. Встроенное графическое ядро процессоров Coffee Lake также будет классом выше, чем у Cannonlake: GT3e вместо GT2 у Cannonlake. Данная информация заставляет представить, что 14-нм техпроцесс для Intel - это надолго. Впрочем, мы повторяемся. Как и Intel...

Очередная утекшая дорожная карта процессоров Intel намекает на то, что компания не сможет начать производство 10 нм CPU как минимум до конца 2020 года.

Согласно этой дорожной карте компания планирует до 2020 года выпустить два модельных ряда настольных процессоров. Это будут процессоры Core серий S и X.

Высокопроизводительные модели Cascade Lake X будут предлагать до 18 вычислительных ядер. Сейчас уже есть аналогичный процессор - Core i9-9980XE, но ожидается, что новое поколение получит некоторые улучшения.

Обычная же серия S будет представлена Comet Lake S. Она появится в конце этого и начале следующего года. Эти процессоры получат до 10 ядер, что будет полезно создателям контента и геймерам.

Несмотря на рост числа ядер, а значит и производительности, новые процессоры не смогут обеспечить большую энергоэффективность, поскольку будут по-прежнему производиться по 14 нм технологии. По всей видимости, настольные чипы, изготовленные по 10 нм можно ожидать от Intel лишь 2021 году. Тем временем AMD уже летом выпустит 7 нм процессоры.

Память MRAM готова к производству

Компания Intel готова начать выпуск памяти типа MRAM в больших объёмах. Этот тип памяти разработан Intel и представляет собой энергонезависимую память, то есть её можно использовать для хранения данных, а не только в качестве ОЗУ.

Магниторезистивная память со случайным доступом создавалась как универсальная замена для DRAM (энергозависимой) и NAND (энергонезависимой) памяти. Сейчас стало очень сложно уменьшать размеры элементов при производстве памяти данных типов, а MRAM не имеет столь жёстких ограничений. Кроме того, у MRAM намного выше процент выхода годных микросхем при производстве. Так, при 22 нм технологии производства уровень годных микросхем на блине составляет 99,9% - поразительная надёжность технологии.

Кроме того, память MRAM уже демонстрировала установочное время в 1 нс, что выше теоретического предела для DRAM. Скорость записи также в несколько тысяч раз выше, чем у NAND . Также MRAM гарантирует 10 лет хранения данных при температуре 200° C и надёжность в 10 6 циклов переключений. Всё это сообщил Лигион Веи, инженер Intel.

Похоже, что именно по 22 нм технологии и будет начато производство памяти MRAM, хотя отмечается, что Intel уже начала разгружать 14 нм заводы, так что возможен быстрый переход на более тонкий техпроцесс.

Intel готовит Comet Lake-S по 14 нм процессу

В Сети появились слухи о продолжении эксплуатации 14 нм техпроцесса со стороны Intel и новой процессорной архитектуре Comet Lake-S.

Компания Intel изо всех сил противостоит AMD с её многоядерными процессорами, третье поколение которых уже изготавливается по 7 нм технологии.

Однако у Intel по-прежнему нет 10 нм технологии, и она вынуждена выжимать все соки из существующего оборудования. Новая архитектура Comet Lake-S будет производиться по 14 нм++ технологии. Флагманский чип получит формулу 10C/20T. Учитывая эту формулу, частоты должны быть снижены, по сравнению с 8-ядерным i9-9900K, который прекрасно работает выше 5 ГГц, правда, и потребляет массу электроэнергии.

Насколько успешно Comet Lake-S сможет противостоять Zen 2 - покажет время.

AMD Radeon RX 590 появился в базе данных 3DMark

Последнее время в Сети ходят слухи о том, что AMD вот-вот выпустит новые видеокарты Polaris 30. Некоторые говорят о 600-й серии ускорителей, но теперь, когда в 3DMark появилась карта Radeon RX 590, многие заговорили о том, что это и есть Polaris 30.

В базе данных популярного бенчмарка 3DMark появилась видеокарта Radeon RX 590. Её GPU ничем не отличается от Polaris 20, выполненного по 14 нм нормам. Единственным отличием является 12 нм технологический процесс. Переход на более тонкие элементы позволяет AMD создать некоторые тепловой резерв, разогнав процессор. GPU в Radeon RX 590 работает на тактовой частоте 1545 МГц, что на 205 МГц выше, чем частота Boost в Radeon RX 580.

Когда же Radeon RX 590 появится в продаже по-прежнему неизвестно, но очевидно, что AMD просто необходимо хоть чем-то ответить на релизы NVIDIA.

Intel вынуждена вернуться к 22 нм процессу

Пытаясь выполнить все заказы на 14 нм производство компания Intel вынуждена идти на компромиссы. Учитывая, что 10 нм процесс далёк от готовности, у компании просто нет альтернативы, кроме перевода некоторой продукции на устаревшие технологии.

К таким продуктам относятся чипсеты H310, которые теперь станут больше. Данное решение вполне объяснимо. Дело в том, что H310 - это самые простые микросхемы системной логики, предназначенные для работы с процессорами Core 8-го и 9-го поколений. Материнские платы, построенные на этих чипсетах, используются в офисных машинах и простых потребительских машинах, которым вполне достаточно его скромных возможностей. Учитывая невысокие требования к чипу, Intel приняла решение выпускать их по 22 нм технологии.

По данным китайских источников, новый чипсет называется H310C. Его габариты составляют 10х7 мм, в то время как обычная 14 нм микросхема H310 имеет размеры 8,5х6,5 мм. Тепловыделение оригинального чипа составляло 6 Вт, и в связи со сменой технологии производства, его увеличение не ожидается. Также не ожидается, что изменение микросхемы повлияет на конструкцию материнских плат.

Intel расширяет 14 нм производство

Столкнувшись с нехваткой производственных мощностей, вызванной провалом запуска 10 нм производства, компания Intel всё-таки решила расширить своё производство, подвергаясь давлению со стороны AMD.

Учитывая, что новые флагманские процессоры компании Core i9-9900K, Core i7-9700K и Core i5-9600K, будут выпущены 8 октября, Intel не увидела других путей, как открыть ещё одну производственную площадку во Вьетнаме.

В пресс-релизе компании говорится: «Для того, чтобы гарантировать постоянные поставки процессоров… Intel добавит дополнительные производственные территории для опытных/завершённых товаров. Новая зона расположена во Вьетнаме. Новая производственная зона стала сертифицированным эквивалентом (по форме, размерам, функциям и надёжности) продуктам и технологиям компании» .

На фоне трудностей с объёмами производства микросхем по 14 нм процессу, компания Intel решила искать сторонних производителей.

Информационный ресурс Digitimes сообщает, что Intel решила сохранить производство своих высокоприбыльных процессоров, в основных серверных, и чипсетов для них. Другие же, недорогие продукты, вроде чипсетов начального уровня H310 и прочие настольные чипы 300-й серии, будут переданы на аутсорс в TSMC.

Компания Intel определила, что объёмы недопоставок сейчас составляют 50%, а потому, единственным выходом из сложившейся ситуации станет производство на стороне, поскольку компания не хочет увеличивать собственные мощности.

Сейчас TSMC уже является контрактным производителем для Intel, изготавливая для неё серию систем-на-чипе SoFIA и некоторые FPGA продукты, а также микросхемы связи для iPhone.

Производители материнских плат считают, что дефицит 14 нм чипсетов от Intel снизится к концу 2018 года.

GlobalFoundries прекращает работу на 7 нм

Производитель микропроцессоров GlobalFoundries сделал важное заявление об изменении стратегии компании.

Контрактный производитель микросхем объявил о сворачивании работы над процессом 7LP (7 нм). Вместо этого он сфокусируется на 14LPP/12LP платформе, и будет изготавливать радиочастотные устройства, встраиваемую память и прочие устройства с низким энергопотреблением. На фоне закрытия 7 нм разработки GloFo сократит 5% персонала, а также разорвёт лицензионные соглашения с AMD и IBM.

Технический директор GlobalFoundries Гэри Пэттон сообщал, что первые 7 нм чипы будут доступны клиентам уже в IV квартале этого года, однако «несколько недель назад» компания решила сделать резкий стратегический разворот.

Он отметил, что решение основано не на технических трудностях, с которыми столкнулась компания, а на изучении возможностей для бизнеса, которые открывались для платформы 7LP, а также из финансовых соображений.

На фоне данного анонса AMD сообщила, что переводит все свои 7 нм процессоры, CPU и GPU , в производство на TSMC.

Intel не выпустит 10 нм процессоров до зимних праздников 2019 года

Давайте представим 2019 год. У компании AMD вовсю продаются 7 нм процессоры, в то время как Intel по-прежнему предлагает только 14 нм решения. Примерно настолько печально выглядят перспективы Intel по 10 нм технологии.

В сессии вопросов и ответов по результатам финансовой деятельности за II квартал 2018 года, Intel заявила, что первый продукт на базе 10 нм процесса появится только к зимним праздникам 2019 года. Это значит, что 14 нм процесс сохранится у Intel не только до конца 2018 года, но и почти на весь 2019 год.

В клиентском сегменте Intel готовится выпустить 9-е поколение процессоров Core под названием Whiskey Lake. Это будет 5-е поколение процессоров, изготавливаемых по 14 нм процессу. Первыми четырьмя были Broadwell, Skylake, Kaby Lake и Coffee Lake.

Скорее всего, вместе с Whiskey Lake Intel перейдёт и в 2019 год, конкурируя с 12 нм Pinnacle Ridge от AMD, и увеличивая число ядер. Также Intel проигрывает и в HEDT сегменте, выпуская 20-и и 22-ядерные процессоры с LGA2066, а также подготавливая 28-ядерный чип. К концу 2019 года AMD готовится выпустить 3-е поколение процессоров EPYC, уже по 7 нм технологии. Процессоры Ryzen будут выпускаться по 10 нм нормам.

На картинке вы можете увидеть слайд Intel, датированный 2013 годом. На нём показаны планы Intel по выпуску 10 нм технологии в 2015 году. Это изображение отлично демонстрирует, как планы могут расходиться с реальностью.

Intel отказалась перенести Ice Lake на 14 нм техпроцесс

О том, что 10 нм процесс Intel никак не может наладить, сейчас известно всем. Однако руководству о трудностях было известно давно. Бывший инженер компании Франсуа Пидноёль сообщил, что у фирмы был шанс перенести архитектуру Ice Lake на 14 нм++ процесс. Пидноёль предлагал такой шаг два года назад, однако руководство его отвергло. Отсутствие этого запасного плана привело к заметному снижению в развитии процессоров, поскольку трудности в производственном подразделении задерживают всю эволюцию Intel.

У руководства была возможность обеспечить дизайн Ice Lake (в твите это ICL) на 14 нм технологической базе, но они решили, что это не нужно. Возможно, они поступили так из-за уверенности, что двух лет достаточно для наладки 10 нм технологии производства. Менеджмент сделал неверную ставку, и теперь портфель продуктов Intel из-за этого пострадал.

На презентации для инвесторов Intel ничего не говорила о планах выпуска семейства Cannonlake (прежнее название Skymont) - микропроцессоров на 10-нм технологическом процессе. Предполагается, что они должны выйти в конце 2017 года, а рабочий образец Cannonlake на 10 нм показывали недавно на выставке CES. Именно семейство Cannonlake ранее позиционировалось как 8-е поколение процессорной архитектуры, которое сменит Skylake в рамках стратегии «тик-так». Теперь же появилось ещё одно семейство, которое не имеет ничего общего с Cannonlake. Возможно, это попытка продать старый продукт в новой упаковке.

Отмена стратегии «тик-так»

Похоже, что в 2016 годах «часы» Intel немного закоротило на 14 нм, и компания объявила об .

В принципе, ничего страшного в этом нет. Повторим, в этом году рост производительности чипов (более 15%) будет даже больше, чем в прошлом (15%), сказала Intel. Может быть, действительно лучше выжимать весь резерв из существующего техпроцесса, оптимизируя его, а уже потом двигаться дальше. Мы не можем критиковать Intel за отход от стратегии, которую она сама себе добровольно установила.

Так или иначе, но теперь стратегия «тик-так» модифицировалась в иной вид.

Вместо размеренного метронома теперь реализована новая процедура с большим упором на оптимизацию. Возможно, новая архитектура не будет выходить каждые два года, как это было раньше.

Почему Intel не форсирует переход на 10 нм? Ей не нужно этого делать, потому что она считает, что и так сильно оторвалась в своём технологическом превосходстве от конкурентов в полупроводниковой промышленности (Samsung, TSMC и прочие). Компания оценивает этот отрыв примерно в три года.

Такой запас позволяет чувствовать себя вполне уверенно.

Новый завод для 7 нм

Строительство и оборудование займёт ещё три-четыре года и потребует значительных инвестиций. Завод в Чандлере (штат Аризона) уменьшит количество местных безработных примерно на 3000 человек (+ ещё 10 000 рабочих мест добавится косвенно).

Строительство завода в Чандлере началось в 2011 году. Он должен стать самым передовым и инновационным полупроводниковым предприятием в мире. Само здание закончили в 2013 году, но вместо установки оборудования на 14 нм в начале 2014 года компания Intel решила отложить запуск конвейера. В данный момент завод готов: системы воздушного кондиционирования, обогрева и другие - всё функционирует, осталось только установить и наладить оборудование. Intel не планирует задействовать эту фабрику для производства по техпроцессу 10 нм, так что через несколько лет здесь, вполне вероятно, освоят производство по следующей норме 7 нм.

По оценке Intel, оборудование обойдётся примерно в $7 млрд. Такова стоимость современного промышленного предприятия. Пока неизвестно , какое конкретно оборудование понадобится. Возможно, Intel там начнёт использовать фотолитографию в глубоком ультрафиолете (EUV).

В заре двухтысячных Intel надеялась , что к 2005 году частоты процессоров вырастут до 10 ГГц, а работать они будут под напряжением ниже вольта. Как мы знаем, этого не случилось. Примерно десять лет назад перестал работать закон масштабирования Деннарда , утверждавший, что с уменьшением размеров транзисторов можно уменьшать подаваемое на затвор напряжение и увеличивать скорость переключения. С тех пор редко какой процессор получает штатную частоту работы выше 4 ГГц, зато ядер стало больше, на кристалл с материнской платы перекочевал северный мост, появились другие оптимизации и ускорения. Теперь замедляется и закон Мура , эмпирическое наблюдение, которое говорит о постоянном увеличении числа транзисторов на кристалле за счёт уменьшения их размеров.

На презентации для инвесторов Intel ничего не говорила о планах выпуска семейства Cannonlake (прежнее название Skymont) - микропроцессоров на 10-нм технологическом процессе. Предполагается, что они должны выйти в конце 2017 года, а рабочий образец Cannonlake на 10 нм показывали недавно на выставке CES. Именно семейство Cannonlake ранее позиционировалось как 8-е поколение процессорной архитектуры, которое сменит Skylake в рамках стратегии «тик-так». Теперь же появилось ещё одно семейство, которое не имеет ничего общего с Cannonlake. Возможно, это попытка продать старый продукт в новой упаковке.

Отмена стратегии «тик-так»

Похоже, что в 2016 годах «часы» Intel немного закоротило на 14 нм, и компания объявила об отказе от этой стратегии .

В принципе, ничего страшного в этом нет. Повторим, в этом году рост производительности чипов (более 15%) будет даже больше, чем в прошлом (15%), сказала Intel. Может быть, действительно лучше выжимать весь резерв из существующего техпроцесса, оптимизируя его, а уже потом двигаться дальше. Мы не можем критиковать Intel за отход от стратегии, которую она сама себе добровольно установила.

Так или иначе, но теперь стратегия «тик-так» модифицировалась в иной вид.

Вместо размеренного метронома теперь реализована новая процедура с большим упором на оптимизацию. Возможно, новая архитектура не будет выходить каждые два года, как это было раньше.

Почему Intel не форсирует переход на 10 нм? Ей не нужно этого делать, потому что она считает, что и так сильно оторвалась в своём технологическом превосходстве от конкурентов в полупроводниковой промышленности (Samsung, TSMC и прочие). Компания оценивает этот отрыв примерно в три года.

Такой запас позволяет чувствовать себя вполне уверенно.

Новый завод для 7 нм

Строительство и оборудование займёт ещё три-четыре года и потребует значительных инвестиций. Завод в Чандлере (штат Аризона) уменьшит количество местных безработных примерно на 3000 человек (+ ещё 10 000 рабочих мест добавится косвенно).

Строительство завода в Чандлере началось в 2011 году. Он должен стать самым передовым и инновационным полупроводниковым предприятием в мире. Само здание закончили в 2013 году, но вместо установки оборудования на 14 нм в начале 2014 года компания Intel решила отложить запуск конвейера. В данный момент завод готов: системы воздушного кондиционирования, обогрева и другие - всё функционирует, осталось только установить и наладить оборудование. Intel не планирует задействовать эту фабрику для производства по техпроцессу 10 нм, так что через несколько лет здесь, вполне вероятно, освоят производство по следующей норме 7 нм.

По оценке Intel, оборудование обойдётся примерно в $7 млрд. Такова стоимость современного промышленного предприятия. Пока неизвестно , какое конкретно оборудование понадобится. Возможно, Intel там начнёт использовать фотолитографию в глубоком ультрафиолете (EUV).

В заре двухтысячных Intel надеялась , что к 2005 году частоты процессоров вырастут до 10 ГГц, а работать они будут под напряжением ниже вольта. Как мы знаем, этого не случилось. Примерно десять лет назад перестал работать закон масштабирования Деннарда , утверждавший, что с уменьшением размеров транзисторов можно уменьшать подаваемое на затвор напряжение и увеличивать скорость переключения. С тех пор редко какой процессор получает штатную частоту работы выше 4 ГГц, зато ядер стало больше, на кристалл с материнской платы перекочевал северный мост, появились другие оптимизации и ускорения. Теперь замедляется и закон Мура , эмпирическое наблюдение, которое говорит о постоянном увеличении числа транзисторов на кристалле за счёт уменьшения их размеров.