Новости про 20 нм и производство

Утверждая, что представленная память является «наиболее совершенной» в своём роде, высокопроизводительные и высокоплотные модули DDR4 используют техпроцесс производства 20 нм класса, в противовес традиционным модулям DRAM объёмом 8 ГБ, изготавливаемым с использованием процесса 30 нм класса.

Микросхемы DDR4 объёмом 4 Гб имеют скорость передачи данных на уровне 2667 Мб/с, что, по заявлению Samsung, на четверть быстрее DDR3 20 нм класса. Кроме того, новые чипы потребляют на 30% меньше энергии.

Компания Samsung последний раз обновляла свою линейку ОЗУ ещё в 2008 году, представив 2 Гб чипы DDR3, изготавливаемые по процессу 50 нм класса. По информации производителя, новая ОЗУ DDR4 ускорит производительность корпоративных серверов на системном уровне, снизив при этом общее энергопотребление.

Корейский гигант полагает, что ранняя рыночная доступность 4 Гб микросхем DDR4 поможет в продвижении 16 ГБ и 32 ГБ модулей памяти, в то же время позволив фирме «поддерживать спрос на совершенную память DDR4 при быстром расширении, увеличении масштабов ЦОД и для прочих применений в промышленных серверах».

Исполнительный вице-президент по продажам памяти Samsung Ёоун –Хьюн Чун заявил: «Принятие ультравысокоскоростной DDR4 в следующем поколении серверных систем в этом году позволит начать продвижение совершенной памяти премиум-класса среди всей промышленности».

«В 20 нм техпроцессе мы видим малую конкуренцию. Опытное производство началось в первом квартале 2013 г. и массовое производство начнётся в начале следующего года. Оборудование уже будет смонтировано, оборудование поставляется и будет смонтировано», — заявил Моррис Чан в ходе квартальной конференции с финансовыми аналитиками.

TSMC начала строительство производства Phase 5 на заводе Fab 14 ещё в апреле прошлого года. Конструкция цеха уже готова и установка оборудования началась в апреле этого года. Обычно, на полное оснащение завода по производству микросхем уходит от 6 до 12 месяцев. Кроме перечисленных заводов TSMC также планирует позднее начать производство 20 нм микросхем на заводе Fab 12/phase 6.

Также интересным фактом является то, что большую часть оборудования, которое будет использовано для производства 20 нм чипов, будет позднее применяться для 16 нм FinFET техпроцесса. Случится это где-то в 2015 году.

«По 16 нм FinFET процессу массовое производство начнётся примерно через год после 20 нм SoC, другими словами, в начале 2015 года. Наш научно-исследовательский процесс производства 16 нм FinFET идёт хорошо, есть новые усовершенствования, и они лучше, чем планировались и он лучше, чем 20 нм год назад. Мы работаем с несколькими крупными клиентами и много изготавливаем, многие продукты изготавливаются», — несколько путано заключил Чан.

В настоящее время 2,3 ГГц является предельной частотой для 28 нм Snapdragon 800 и Tegra 4i (Grey), которые выйдут в конце этого или начале следующего года.

И как обычно, чтобы преодолеть данное ограничение, необходимо использовать техпроцесс с меньшим размером транзисторов. 20 нм процесс TSMC позволит на 30% поднять скорость и в 1,9 раза увеличить плотность при 25% снижении энергопотребления. Тридцатипроцентное ускорение означает, что частота SoC ARM будет находиться на уровне 3 ГГц со значительным увеличением числа транзисторов, используемых в основном под нужды GPU. Скорее всего, именно таким образом компания NVIDIA и обеспечит установку видеоядра Kepler в процессор Logan, однако пока подтверждения этому нет.

Снижение энергопотребления на 25% будет означать на четверть увеличенный срок автономной работы, а поскольку малый срок автономной работы является основным недостатком смартфонов, данная модификация будет крайне важной для потребителей.

Такой технологический переход значительно улучшит позиции альянса ARM в конкуренции с производителями x86 процессоров. Но не стоит забывать, что Intel и AMD не дремлют. В 2014 году Intel планирует выпустить свой 14 нм Atom, предназначенный для планшетов и смартфонов, а AMD, в то же время, при производственной поддержке GlobalFoundries, собирается выпустить свои 14 нм чипы для планшетов и ноутбуков.

Таковы данные источников, близких к производству, при этом ни сам производитель TSMC ни дизайнер Global Unichip не захотели как-либо комментировать ситуацию.

В малом объёме TSMC начнёт производство A8 уже в июле 2013 года и существенно повысит своё 20 нм производство после декабря, отмечает источник. Полноценно же завод сможет изготавливать чипы после запуска нового оборудования в первом квартале 2014 года.

Объём производства нового оборудования составит 50000 блинов, при этом часть из этого оборудования может позже быть использована для выпуска 16 нм чипов. Так, по имеющимся данным, TSMC начнёт выпуск процессоров Apple A9 и A9X в конце третьего квартала 2014 года.

Процессор A8, который сейчас готовится к выпуску, будет устанавливаться в iPhone, которые поступят в продажу в начале следующего года, в то время как процессоры A9/A9X предназначены для новейшего поколения iPhone и iPad. При этом начало поставок этих чипов для производителей смартфонов и планшетов источник не обозначил.

Ранее исполнительный директор и глава TSMC Моррис Чан отмечал, что его заводы начнут выпуск продукции по 16 нм FinFET процессу менее чем через год после начала массового производства 20 нм микросхем. Опытное же производство 20 нм изделий прошло ещё в первой четверти этого года.

По информации Glofo, компания в качестве TSV заполняющего материала использует медь. Сама технология предусматривает сборку нескольких слоёв микросхемы в стек, с установлением связей не только по краям кристалла, но и сквозь слои. Также эта технология может быть использована для перехода с 28 нм до 20 нм.

Конечно, компания AMD будет главным клиентом на 20 нм производство, но пока ещё неизвестно, когда же начнётся массовое производство этих микросхем.

И хотя мы слышали о ряде проблем с производством этих 3D процессоров, факт работы опытного образца на лицо, что не может не обнадёживать.

Также компания собирается начать опытное производство по 16 нм техпроцессу FinFET в ноябре 2013 г., с планами массового производства где-то в 2014—2015 годах. Предварительная поддержка 10 нм литографии запланирована на 2016 год.

Примечательно, что TSMC планирует производить 64-битные процессоры ARM, ARMv8, как тестовые образцы техпроцесса FinFET 16 нм, что, как мы говорили выше, произойдёт в следующем году. Производители полагают, что в распоряжении разработчиков комплекты для проектирования микросхем с размером элементов 16 нм появятся в январе будущего года после утверждения первого набора интеллектуальной собственности. В то же время пакет разработки для стандартных ячеек и SRAM блоков выйдет месяцем позже.

«Техпроцесс FinFET 16 нм от TSMC будет в основном очень похож на 20 нм high-K metal gate процесс», — отметил Клифф Хоу, вице-президент TSMC по исследованиям и разработке. Это заметно отличается от недавно представленного 14 нм XM процесса Globalfoundries, основанного на модульной архитектуре, которая объединяет 14 нм FinFET устройства с 20 нм процессом LPM.

Компания также развивает и направление быстрой флэш-памяти для мобильных устройств. Новые микросхемы Pro Class 1500 обещают значительный прирост скорости работы памяти, но насколько большой? Ответ кроется в названии. Новая память при записи способна выполнить 1500 IOPS (операций ввода-вывода в секунду), а при чтении — 3500 IOPS, что примерно в 4 раза выше, чем в любом другом ранее представленном чипе флэш-памяти Samsung.

В реальности это означает, что микросхема обеспечит скорость в 140 МБ/с при чтении и 50 МБ/с при записи данных. Успеха удалось добиться после применения всех технологических решений, имеющихся в арсенал е компании, включая 20 нм технологически процесс, быстрый контроллер DDR 2.0 и новый стандарт памяти JEDEC с пропускной способностью в 200 МБ/с.

Компания не назвала конкретных потребителей новой памяти объёмом 16, 32 и 64 ГБ, однако ни для кого не секрет, что главный потребитель флэш-памяти для мобильных устройств Samsung по-прежнему является компания Apple, несмотря на все судебные перипетии и патентные войны.

Но при этом глава TSMC уверен, что крупнейшее в мире производство полупроводников начнёт выпуск чипов с применением 20 нм технологии только в 2014 году.

«Мы начнём выпуск 20 нм чипов в некотором объёме в следующем году, но в малом масштабе, очень мало, в основном это будет называться опытным производством. 2014 год будет основным в развитии производства 20 нм SoC»,— заявил Моррис Чен, исполнительный директор TSMC.

При этом компания планирует представить унифицированную версию 20 нм процесса, которая будет применима как для сверхмобильных чипов смартфонов, так и для высокопроизводительных процессоров графических плат.

В настоящее время TSMC предлагает 4 версии 28 нм технологии: 28LP (poly/SiON) для слабомощных экономичных чипов, 28HPL (HKMG) для низкоэнергетичного применения, 28HP (HKMG) для высокопроизводительных микросхем и 28HPM (HKMG), которые объёдиняют элементы высокопроизводительных и слабомощных чипов и находят применения в микропроцессорах для планшетов, суперфонов и ноутбуков. С 20 нм технологией заказчикам не придётся делать выбор, т. к. будет доступна лишь одна опция.

Кроме того TSMC анонсировали планы по применению технологии FinFET с размером элементов 16 нм. Этот техпроцесс будет внедрён в 2015 году. Чен отметил: «Мы верим, что 16 нм FinFET получит развитие в, вероятно, второй половине 2015 года».

Это устройство позволит компании создать междукристальные связи (Through-Silicon Vias —TSV), что даст их клиентам возможность собирать многослойные стеки чипов — один над другим. В первую очередь технология позволит производителям размещать чипы памяти непосредственно над процессором, что резко увеличит производительность и снизит общее энергопотребление.

Грегг Барлетт (Gregg Bartlett), главный технолог GlobalFoundries, заявил, что данная технология обеспечивает экономию финансов и времени, а также снижает технические риски, связанные с разработкой новых техпроцессов. Данная технология выглядит очередным логическим этапом в развитии производства микросхем, которая найдёт своё применение вместо простого увеличения числа транзисторов.

Пока данная технология является лишь целью, однако этот метод аналогичен тому, что применяет Intel в нынешних процессорах Ivy Bridge, которые имеют на 20% меньшее энергопотребление при большей производительности.

Компания ARM хочет оптимизировать свою физическую технологическую разработку на заводах TSMC с 20 нм технологией производства, поскольку именно она обеспечивает двойной прирост производительности, по сравнению с предыдущим поколением.

Исполнительный вице-президент и старший менеджер процессорного подразделения ARM Майк Инглис (Mike Inglis) заявил, что это первый из 20 нм образцов ARM Cortex-A15 и он прокладывает путь к следующему поколению интеграции и производительности. Он отметил, что комбинация технологии TSMC, последнего процессора ARM Cortex-A15 и ARM Artisan Physical IP Solutions поможет достичь возрастающих требований на высокую производительность и энергоэффективность потребительских устройств.

В представленном отчете ARM особенно подчеркивается усиление сотрудничества между ARM и TSMC. В нём говорится, что тестовая микросхема была реализована с использованием коммерчески доступной цепочки инструментов 20 нм техпроцесса и дизайнерских услуг, обеспеченных совместной работой TSMC OIP Ecosystem и партнёров из ARM Connected Community.

Безусловно, до выхода коммерческих чипов с размером элементов 20 нм пройдёт еще некоторое время. Новый процесс требует значительного техперевооружения, а также сотрудничества с партнёрами по производству. Glofo работает совместно с поставщиками конструкторского ПО EDA в плане продвижения нового техпроцесса, который, как они полагают, является важным этапом в развитии микроэлектронной промышленности.

EDA-партнёры продемонстрировали свои инструменты, обеспечивающие поддержку технологических требований, привнесли новую технологию двойного нанесения, а также прочие усовершенствования. В Globafoundries говорят, что они создадут библиотеку конструкторских решений и сделают её доступной для всех потенциальных клиентов, которые хотят перейти на 20 нм технологию.

Производитель ничего не сообщил о сроках начала производства 20 нм чипов, однако известно, что Globalfoundries начали поставки 32 нм микросхем пару месяцев назад, и ожидается, что 28 нм чипы должны появиться уже в следующем квартале.

Производственный партнёр NVIDIA, компания TSMC, испытывает трудности с новым 28 нм технологическим процессом, по которому и будет изготавливаться Kepler. Кроме того, и сам GPU оказался медленнее, чем рассчитывали разработчики.

Запуск технологического процесса, с размером элементов 28 нм уже откладывался ранее. Из-за этого, компании AMD даже пришлось изменить стратегию по выпуску своих чипов. Так, AMD хотели выпустить хай-энд чип VLIW4 по нормам 32 нм, но всё же решили подождать, пока TSMC уменьшит процент брака при производстве чипов по нормам 28 нм техпроцесса. Ожидается, что TSMC начнет принимать заявки на производство GPU по технологии 28 нм в четвертом квартале этого года, а опытные производства чипов по 20 нм процессу начнет не раньше чем через год.

Еще один крупный клиент TSMC — компания Qualcomm, также готовится к началу производства по 28 нм технологии. Однако они еще не переработали конструкцию своих новых двухъядерных чипов 8960, 8270 and 8260A для их изготовления по объемному 28 нм техпроцессу.

Первый 28 нм видеопроцессор AMD из семейства Southern Islands должен выйти в первой половине 2012 года. Кроме GPU на том же техпроцессе компания также планирует изготавливать APU с кодовыми именами Krishna и Wichita, которые придут на замену Ontraio и Zacate.