Výrobní technologie čipů: historie a současnost
2.3.2015, Jan Vítek, článek
Dnes se podíváme na důležité výrobní technologie používané pro produkci počítačových čipů, přičemž zde figurují především firmy jako Intel, AMD, NVIDIA, IBM, Samsung, GlobalFoundries nebo TSMC. Jaký je dnešní stav, minulý vývoj a především výhled do budoucna?
Kapitoly článku:
- Výrobní technologie čipů: historie a současnost
- Historie: od 10 mikrometrů k 250 nanometrům
- Historie: od 250 nm k moderním čipům
- Intel a 14nm proces: již druhá generace Tri-Gate
- Technologické stíhačky: Samsung, GloFo a TSMC
Vývoj pokročilých výrobních technologií provádí i další firmy, mezi něž můžeme zařadit především Samsung, GlobalFoundries a TSMC, které nás v příštích letech budou vedle Intelu zajímat asi nejvíce. V posledních letech se jako běžné ukazuje to, že i velké firmy si přestávají hrát jen na vlastním písečku a spojují síly a prostředky, z čehož mohou ostatně těžit dohromady. Kvůli tomu je i těžké mít přehled o tom, kdo vyvíjí co a s kým. Na samotném konci minulého roku jsme se mohli dozvědět, že Samsung spolupracuje na vývoji 14nm technologie se společností Apple, ale víme rovněž i to, že si ji mají od Samsungu licencovat GlobalFoundries.
Jak ukazuje zveřejněné srovnání, proces Samsungu bude o něco lepší než 16nm FinFET od TSMC, ovšem Intel z celé trojice jasně vede, což podporuje jeho slova o tom, že 14nm procesy ostatních jsou i přes stejné označení horší. Zajímavé také je, že dnes už se skoro ani nemluví o 20nm procesu, ačkoliv ten neměla řada firem šanci ani vyzkoušet pro své nové produkty. Oči se s nadějí obrací právě k 16nm a 14nm technologii, po nichž mají někteří výrobci sáhnout hned, a přeskočit tak 20 nm.
Nejblíže k výrobě čipů pomocí 14nm technologie má (samozřejmě kromě Intelu) společnost Samsung, která již představila SoC Exynos 7 s osmi jádry, ovšem takový produkt sem zrovna nepatří. Samsung jej také evidentně vyrábí pomocí svého procesu 14LPE (Low Power Early) a v druhé polovině tohoto roku bude následovat 14LPP (Low Power Plus), který by již měl být lépe využitelný pro výrobu výkonných čipů. Nicméně jsou tu ještě GlobalFoundries a TSMC, respektive jejich 14nm a 16nm proces, které by měly být určeny i pro řadu chystaných produktů firem AMD a NVIDIA. Co to tedy pro ně znamená?
NVIDIA již oznámila, že bude vyrábět GPU s pomocí 16nm procesu FinFET+, čili u TSMC. Mluvilo se o tom, že tyto čipy mají vstoupit do výroby již v letošním červenci či srpnu a vzhledem k tomu, že nové 28nm GeForce GTX 900 jsou stále velmi aktuální, je velmi pravděpodobné, že NVIDIA nakonec opravdu přeskočí 20nm výrobní technologii. Zatím ale není jasné, jaké 16nm produkty si NVIDIA konkrétně připraví. Možné je, že budou uvedeny Die Shrink verze karet GTX 980 a GTX 970 se sníženou spotřebou a/nebo vyššími takty. Nová architektura NVIDIA Pascal má totiž nastoupit až někdy v příštím roce a pro ni by již firma ve vlastním zájmu měla využít 14nm proces. Nicméně TSMC má stále problémy s vyladěním svého 16nm procesu a mohla by jeho využití pozdržet dokonce i do roku 2016, což by i příslušně ovlivnilo plány NVIDIE.
Konkurenční grafické čipy vyrábí společnost AMD a ta naopak už oznámila, že v tomto roce má na trh přinést pouze nové 28nm a 20nm čipy. K výrobní technologii FinFET chce přejít až v dalším roce a je jen otázka, jestli půjde také o TSMC, nebo spíše o GlobalFoundries. Pro GloFo mluví především to, že AMD oznámilo záměr i v budoucnu vyrábět svá nová APU, GPU a SoC v továrnách této firmy, takže se můžeme těšit, že příští rok už AMD nabídne 14nm čipy. Stejně tak ale můžeme doufat, že AMD pod vedením Lisy Su zatím mlží a ve skutečnosti se chystá využít 14nm process LPP už tento rok.
Závod o odstartování výroby pomocí 10nm procesu je již také v plném proudu a zvláště v posledních dnech se Intel začal se Samsungem a TSMC dohadovat, kdo je na tom s jeho vývojem lépe. Samsung dokonce uvedl, že první 10nm čipy by mohly být vyráběny již koncem tohoto roku, a to sériovou výrobou. Ale k tomu musíme přistupovat s velkou rezervou a navíc Samsung by takový proces zcela jistě nejdříve optimalizoval především pro nízkospotřebové mobilní čipy.
Pokud jde o Intel, pak jeho 10nm architektura pro procesory Cannonlake je zcela nepřekvapivě chystána pro příští rok a uvažovat můžeme spíše o jeho druhé polovině. Však stačí to, že Intel ještě ani neuvedl desktopové Broadwell, natož pak Skylake a už se mluví o příštím roce a procesorech Cannonlake, čili již 7. generaci Core. O těch se toho ještě moc neví. Neznáme maximální počet jader či použitý socket, ale víme to, že budou potřebovat nové čipové sady 200-Series "Union Point" a paměti DDR4.
Co se týče TSMC, ten dnes se svým 16nm FinFET procesem není zrovna na koni, ale má velké ambice dohnat ostatní firmy. Firma konkrétně uvedla, že bude její 10nm proces technologicky na stejné úrovni jako ten intelovský a podpořila to údaji o zvýšení investic na vývoj a výzkum o cca pětinu. Jenomže zprávy o tom, jak už je tenkterý proces na cestě a výsledné produkty zakrátko budou na trhu, jsme slyšeli od TSMC už mockrát a tato firma je v posledních letech známá spíše pro své nekonečné odkládání nástupu nových technologií.
V této oblasti IT tedy nelze spoléhat na sliby, neboť i ty jsou součástí konkurenčního boje a je možné, že za pár měsíců bude situace zcela jiná.
Jak ukazuje zveřejněné srovnání, proces Samsungu bude o něco lepší než 16nm FinFET od TSMC, ovšem Intel z celé trojice jasně vede, což podporuje jeho slova o tom, že 14nm procesy ostatních jsou i přes stejné označení horší. Zajímavé také je, že dnes už se skoro ani nemluví o 20nm procesu, ačkoliv ten neměla řada firem šanci ani vyzkoušet pro své nové produkty. Oči se s nadějí obrací právě k 16nm a 14nm technologii, po nichž mají někteří výrobci sáhnout hned, a přeskočit tak 20 nm.
Nejblíže k výrobě čipů pomocí 14nm technologie má (samozřejmě kromě Intelu) společnost Samsung, která již představila SoC Exynos 7 s osmi jádry, ovšem takový produkt sem zrovna nepatří. Samsung jej také evidentně vyrábí pomocí svého procesu 14LPE (Low Power Early) a v druhé polovině tohoto roku bude následovat 14LPP (Low Power Plus), který by již měl být lépe využitelný pro výrobu výkonných čipů. Nicméně jsou tu ještě GlobalFoundries a TSMC, respektive jejich 14nm a 16nm proces, které by měly být určeny i pro řadu chystaných produktů firem AMD a NVIDIA. Co to tedy pro ně znamená?
NVIDIA již oznámila, že bude vyrábět GPU s pomocí 16nm procesu FinFET+, čili u TSMC. Mluvilo se o tom, že tyto čipy mají vstoupit do výroby již v letošním červenci či srpnu a vzhledem k tomu, že nové 28nm GeForce GTX 900 jsou stále velmi aktuální, je velmi pravděpodobné, že NVIDIA nakonec opravdu přeskočí 20nm výrobní technologii. Zatím ale není jasné, jaké 16nm produkty si NVIDIA konkrétně připraví. Možné je, že budou uvedeny Die Shrink verze karet GTX 980 a GTX 970 se sníženou spotřebou a/nebo vyššími takty. Nová architektura NVIDIA Pascal má totiž nastoupit až někdy v příštím roce a pro ni by již firma ve vlastním zájmu měla využít 14nm proces. Nicméně TSMC má stále problémy s vyladěním svého 16nm procesu a mohla by jeho využití pozdržet dokonce i do roku 2016, což by i příslušně ovlivnilo plány NVIDIE.
Konkurenční grafické čipy vyrábí společnost AMD a ta naopak už oznámila, že v tomto roce má na trh přinést pouze nové 28nm a 20nm čipy. K výrobní technologii FinFET chce přejít až v dalším roce a je jen otázka, jestli půjde také o TSMC, nebo spíše o GlobalFoundries. Pro GloFo mluví především to, že AMD oznámilo záměr i v budoucnu vyrábět svá nová APU, GPU a SoC v továrnách této firmy, takže se můžeme těšit, že příští rok už AMD nabídne 14nm čipy. Stejně tak ale můžeme doufat, že AMD pod vedením Lisy Su zatím mlží a ve skutečnosti se chystá využít 14nm process LPP už tento rok.
10nm proces je také na cestě
Závod o odstartování výroby pomocí 10nm procesu je již také v plném proudu a zvláště v posledních dnech se Intel začal se Samsungem a TSMC dohadovat, kdo je na tom s jeho vývojem lépe. Samsung dokonce uvedl, že první 10nm čipy by mohly být vyráběny již koncem tohoto roku, a to sériovou výrobou. Ale k tomu musíme přistupovat s velkou rezervou a navíc Samsung by takový proces zcela jistě nejdříve optimalizoval především pro nízkospotřebové mobilní čipy.
Pokud jde o Intel, pak jeho 10nm architektura pro procesory Cannonlake je zcela nepřekvapivě chystána pro příští rok a uvažovat můžeme spíše o jeho druhé polovině. Však stačí to, že Intel ještě ani neuvedl desktopové Broadwell, natož pak Skylake a už se mluví o příštím roce a procesorech Cannonlake, čili již 7. generaci Core. O těch se toho ještě moc neví. Neznáme maximální počet jader či použitý socket, ale víme to, že budou potřebovat nové čipové sady 200-Series "Union Point" a paměti DDR4.
Co se týče TSMC, ten dnes se svým 16nm FinFET procesem není zrovna na koni, ale má velké ambice dohnat ostatní firmy. Firma konkrétně uvedla, že bude její 10nm proces technologicky na stejné úrovni jako ten intelovský a podpořila to údaji o zvýšení investic na vývoj a výzkum o cca pětinu. Jenomže zprávy o tom, jak už je tenkterý proces na cestě a výsledné produkty zakrátko budou na trhu, jsme slyšeli od TSMC už mockrát a tato firma je v posledních letech známá spíše pro své nekonečné odkládání nástupu nových technologií.
V této oblasti IT tedy nelze spoléhat na sliby, neboť i ty jsou součástí konkurenčního boje a je možné, že za pár měsíců bude situace zcela jiná.
