Новости про 5 нм и 7 нм

Большие заказы на технологию 7 нм держит AMD, а вот лидером заказов на 5 нм процесс является Apple.

Согласно свежим отчётам, Apple заняла более 50% рынка. Как правило доступные объёмы производства связаны с оплатой. Чем больше вы платите, тем более ценным клиентом являетесь, и тем больше ресурсов вам будет выделено.

Настораживают в этом отчёте объёмы производства, закреплённые за AMD и NVIDIA, которые составляют лишь 5% и 3% соответственно. Однако у всей этой математики есть один большой изъян. Никто не знает реальных производственных возможностей TSMC по 5 нм стандартам. Так что учитывая нынешнее распределение 7 нм технологии, приведенные числа для 5 нм процесса вызывают сомнения. Сейчас AMD занимает 27% производственных возможностей 7 нм процесса, а NVIDIA — 21%, однако у последней есть ещё заказы в Samsung. Ещё одной интересной деталью является появление в статистике 7 нм технологии компании Intel.

Мы видим, как TSMC увеличивает производство до невероятных высот. И вполне возможно, что с популяризацией 5 нм процесса маятник вновь качнётся в сторону AMD и NVIDIA.

Второй производитель мобильных телефонов, компания Huawei, вынуждена сократить заказы у TSMC на производство своих процессоров HiSilicon по технологиям N7 и N5.

После запрета в США и блокировку приложений Google, Huawei ожидает снижение продаж. Решение Huawei по отзыву могло негативно сказаться на TSMC, однако на самом деле спрос на производственные мощности очень большой, и высвободившиеся заказы уже хотят взять AMD, Apple, и NVIDIA.

Так, освободившиеся заказы на N5 уже хочет занять Apple, которая будет изготавливать микропроцессоры для своих будущих мобильных устройств. Кроме того, компания дополнительно попросила TSMC изготавливать порядка 10 000 блинов в месяц.

За технологию N5 Enhanced теперь борются две компании, Apple и AMD. Эта технология была разработана специально для AMD, однако теперь в ней заинтересован и другой заказчик. При этом пока TSMC лишь планирует начать массовое производство по технологии N5 в середине этого года.

Что касается производства по 7 нм нормам, то оно полностью занято до конца текущего года. Но поскольку Huawei также сокращает заказы по этой технологии, на высвободившиеся производственные мощности уже положили глаз как AMD, так и NVIDIA.

В ходе конференции господин Дэвис отметил, что продуктивность по 10 нм технологии будет ниже, чем по 14 нм и 22 нм. К счастью, будущее ожидается более ярким, поскольку компания планирует с 7 нм технологией к концу 2021 года достигнуть равенства процесса, который будет даже более «крепкий», чем предшественники. В 2022 году Intel надеется наверстать отставание и вернуться к лидирующим позициям в мире производителей микросхем благодаря 5 нм техпроцессу.

Для того, чтобы выполнить свои планы, Intel придётся ускорить переход от 10 нм до 7 нм технологии, а затем последовательно перейти на 5 нм. По словам Дэвиса, это может повлиять на валовый доход компании, поскольку потребуется быстрый переход от одной архитектуры к другой.

Несмотря на то, что на 7 нм технологию производства Intel хочет перейти в 2021 году, настольные процессоры, изготовленные по этим нормам, стоит ожидать лишь в 2022 году. В то же время, согласно дорожной карте TSMC, тайваньский производитель перейдёт на массовой производство по 5 нм нормам в 2020 году, а в 2022 планирует производство по 3 нм технологии.

Такой дефицит сохранится в течение всего 2020 года, а к концу может даже усилиться. Дело в том, что по слухам, Intel может заказать у TSMC производство некоторых 7 нм изделий.

Сейчас тайваньская компания занята внедрением 5 нм технологии производства, которая должна стать серийной уже в первой половине текущего года. Первым заказчиком на неё является Apple, однако перевод производства SoC для iPhone на новую технологию позволит несколько разгрузить занятое сейчас оборудование. Как отмечалось ранее, пробные отпечатки микросхем по технологии N5 демонстрируют превосходные результаты качества.

Доктор Айэн Кёртесс, присутствующий на мероприятии IEEE International Electron Devices Meeting (IEDM), увидел и опубликовал технологическую дорожную карту Intel на ближайшие 10 лет.

Согласно новым планам, несмотря на явные проблемы с реализацией 10 нм технологии, уже в 2021 год компания перейдёт на 7 нм производство процессоров. В 2023 году нас ждут 5 нм процессоры, 3 нм в 2025 году, а 2 нм в 2027 году. Интересно, что это не предел, и уже в 2029 году фирма перейдёт на процесс с размером элементов в 1,4 нм. Таким образом, фирма планирует переходить на более тонкий техпроцесс каждые два года. Что касается размера в 1,4 нм, то по словам Кёртесса это «эквивалентно размеру 12 атомов кремния». Просто поразительно.

Успех Zen 2 связан с тремя факторами: технологией изготовления, улучшенной конструкцией ядра и инновационным чиплетом, подходящим к производству процессора. Много внимания уделялось новой 7 нм технологии производства, которая не только повысила энергоэффективность, но и позволила поднять частоты и уплотнить транзисторы.

В ходе отчёта за III квартал Лиза Су сообщила, что будущие процессоры Zen будут полагаться не только на улучшения техпроцесса. Теперь фирма будет в основном полагаться на изменения в архитектуре. Она отметила, что переход на 5 нм процесс произойдёт в своё время, однако главным движителем изменений будет именно архитектура.

Тем не менее, вряд ли возможны сильные изменения архитектуры без новой технологии производства. Достаточно вспомнить Intel, которая застряв на 14 нм производстве не внесла сколь-либо значимых изменений в сам CPU. И сейчас для AMD очень важно не повторить эту ошибку.

По имеющимся данным, данный процесс позволит на 45% сократить занимаемую микросхемой площадь и увеличить производительность на 15% по сравнению с нынешними 7 нм чипсетами.

У компании уже готова технология 7 нм+. Она предлагает снижение энергопотребления на 6—12 процентов и позволяет увеличить плотность транзисторов на 20%, по сравнению с нынешним 7 нм процессом. Микросхемы, изготовленные по технологии 7 нм+, будут доступны уже в этом году.

На обновлённую технологию уже есть заказчики. В первую очередь — Apple, которая заказывает процессоры для iPhone эксклюзивно у TSMC. Также по этому процессу будут изготавливать новые топовые SoC Snapdragon по заказу Qualcomm.

Следующее поколение, 5 нм+, также находится на этапе разработки. Рисковое производство по этой технологии планируется на первый квартал 2020 года, а массовое производство — на 2021 год.

По имеющимся данным, по новой технологии компания начнёт производить новое поколение флагманских SoC HiSilicon. Эта серия чипов Kirin 985 будет выпущена по 7 нм нормам с применением экстремальной ультрафиолетовой литографии. В TSMC называют этот процесс N7+.

В дополнение TSMC готовит усовершенствованную версию этого процесса, которая будет использована для выпуска процессоров A13, запланированных Apple для iPhone этого года. Этот процесс, названный N7 Pro, будет готов к массовому производству к концу II квартала.

Что касается 5 нм технологии, то первые микросхемы по этим нормам должны быть изготовлены компанией также в текущем году.

Современные микросхемы очень сложно уменьшать, поэтому переход на более тонкие техпроцессы занимает много времени. Однако промышленность требует увеличения числа транзисторов в чипе, и в TSMC придумали как удвоить их количество, применив стеки. Многослойные конструкции давно используются в микросхемах памяти, но только теперь TSMC стала готова предложить эту технологию для всех типов чипов.

Технология, созданная в партнёрстве с Cadence Design Systems, основана на существующих техниках чип-на-пластине-на подложке (Chip-on-Wafer-on-Substrate — CoWoS) и интегрированного разветвления (Integrated Fan-Out — InFO). По сути, технология WoW заключается в изготовлении двух обычных пластин микросхем, которые производятся перевёрнутыми, так, что сверху и снизу оказывается подложка. Затем традиционные пластины связываются сквозными проводниками по технологии through-silicon via (TSV), образуя пакеты.

Кроме технологии WoW в компании также подтвердили, что в этом году она будет готова выпустить усовершенствованный 7 нм процесс, в то время как 7 нм технология первого поколения будет доступна для массового производства. В следующем же году TSMC готовится выпустить 5 нм микросхемы.

Конечно, инженеры видят способы уменьшения транзисторов до 5 нм, 3 нм и даже 2 нм, но некоторые сомневаются в коммерческой эффективности этих переходов. Пока об этом говорить слишком рано, но повышение сложности и рост затрат на всё уменьшающиеся чипы может означать, что даже 5 нм процесс окажется экономически нецелесообразным.

«Прирост производительности в 16%, полученный при переходе на 10 нм, теряется при переходе на 7 нм по причине сопротивления в металлических дорожках. Энергосбережение, возросшее на 30% при 10 нм, при переходе на 7 нм возрастёт на 10—20%, а площадь кристалла, уменьшившаяся на 37% при 10 нм сократится на 20—30% с переходом на 7 нм», — заявил Пол Пензес, старший директор технологической команды Qualcomm.

«Площадь по-прежнему уменьшается на хорошую двухзначную величину, но скрытые затраты возрастают, означая, что реальные преимущества в стоимости и прочие улучшения начинают снижаться… И не ясно, что останется на 5 нм», — добавил Пензес, допустив, что 5 нм процесс может стать единственным улучшением после 7 нм.