Новости про 7 нм и TSMC

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.

Известный оверклокер der8auer решил проверить, чем отличаются процессоры Intel Core i9-10900K и AMD Ryzen 9 3950X при изучении их под электронным микроскопом. Для этого он снял с процессоров корпусы и отшлифовал ядра до требуемого для электронной микроскопии состояния. Затем он посадил чипы в держатель, используя электропроводный клей, чтобы через него могли проходить рентгеновские лучи. Для проведения сравнения он использовал области с кэшем второго уровня как наиболее репрезентативные для техпроцесса производства. Дело в том, что логическая часть чипов может сильно отличаться, а потому сравнивать между собой разные логические микроархитектуры совершенно неправильно.

Сравнив транзисторы в области с кэшем он установил, что у Intel ширина затвора равна 24 нм, а у AMD — 22 нм, то есть разница минимальна. В то же время плотность у TSMC намного выше. Высота затворов также почти одинакова, однако и в этом случае у TSMC наблюдается большая плотность.

Таким образом явно видно, что ни 14 нм, ни 7 нм технология не имеют ничего общего с реальным размером затворов в транзисторах. Более старые технологии действительно отражали размеры элементов, но сейчас — нет. Теперь это лишь бренды. Собственно, об этом когда-то и предупреждал Филип Вон, корпоративный вице-президент компании TSMC. Тем не менее, 7 нм процесс TSMC позволяет расположить большее число транзисторов на единице площади процессора.

Тогда NVIDIA говорила, что попытки перевести производство на Samsung оказались малоуспешными, а возврат к TSMC был затруднён тем, что у производителя уже не оказалось достаточного количества производственных мощностей, которые были заняты как раз AMD.

Графические процессоры RDNA 2 от AMD имеют все шансы побороть видеокарты NVIDIA Ampere, однако их можно рассматривать как временных конкурентов. По информации издания «Moore's Law is Dead», компания «NVIDIA не беспокоится о том, что AMD сможет побить её топовую карту». Их беспокойства будто RDNA 2 сможет обойти GeForce RTX 3080 оказались беспочвенными, поскольку NVIDIA смогла производить их по 8 нм технологии у Samsung.

При этом топовые карты Ampere, которые NVIDIA будет производить на заводах TSMC по нормам 7 нм, смогут легко обойти и Big Navi, и саму RTX 3080.

По слухам, GeForce RTX 3080, изготовленная по 8 нм нормам Samsung, опережает RTX 2080 Ti на 15—25%, а GeForce RTX 3090, выпускаемая на TSMC по 7 нм нормам, опережает RTX 2080 Ti на 45—60%. Заметная разница.

При этом известно, что ускоритель NVIDIA Ampere A100 производится именно TSMC по 7 нм нормам. Множественные источники гласят, что новое поколение видеокарт NVIDIA будет полностью изготовлено по 8 нм процессу на заводах Samsung.

Честно говоря, эти слухи не выглядят правдоподобными. Известно, что Samsung хочет побороться за лидерство с TSMC, для чего продаёт свои блины с микросхемами дешевле конкурента. Но это не означает, что NVIDIA откажется от TSMC.

Раньше NVIDIA всегда удавалось создать высокопроизводительные и экономные к энергии продукты, не прибегая к топовым технологиям. Достаточно сравнить энергопотребление 7 нм Navi от AMD с 12 нм решениями NVIDIA.

При этом не стоит исключать частичного перехода на процессоры, производства Samsung. Сейчас NVIDIA заказывает у южнокорейского гиганта GPU для нижнего сегмента видеокарт. Возможно, этот же подход сохраниться и в будущем.

В любом случае, правду мы узнаем после анонса видеокарт 30-й серии.

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.

Эти траты будут сосредоточены на увеличении производственных возможностей TSMC по современному технологическому процессу 7 нм и боле новым. По мере продвижения вперёд компания видит повышения спроса на свои современные производственные возможности, особенно на рынках смартфонов и высокопроизводительных вычислений.

Ожидается, что 5G увеличит спрос на смартфоны в ближайшие годы, что вместе с успехами AMD обеспечит высокий уровень заказов на продукцию TSMC. Тайваньский производитель не хочет упускать прибыль от этих компаний, а это означает необходимость инвестиций для совместного с технологическими гигантами роста.

Также 7 нм производственный процесс должен быть использован при производстве игровых консолей нового поколения, как Microsoft Xbox Series X, так и Sony PlayStation 5. Эти системы займут много производственных мощностей, особенно в период подготовки к зимним праздникам 2020 года.

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.

Известно, что производить новые процессоры будут компании Samsung и TSMC, но не было понятно, в какой пропорции. В ходе конференции GTC 2019 у основателя и исполнительного директора NVIDIA Дженсена Хуана спросили, кто будет производить большую часть из новых 7 нм GPU 2020 года и позднее. На что Хуан ответил, что основной частью производства займётся TSMC, в то время как Samsung будет выпускать малую долю продукции для NVIDIA. Мы, со своей стороны, можем предположить, что в случае с корейским производителем речь идёт о маломощных вариантах для ноутбуков или OEM-сборщиков.

Хуан отметил, что без TSMC NVIDIA не добилась бы столь высокой энергетической эффективности и производительности, как той, что она имеет, производя 12 нм видеокарты GeForce RTX и Quadro RTX. Особенно в сравнении с 7 нм GPU от AMD, которые используются в видеокартах серий Radeon RX 5500 и RX 5700.

Но когда же NVIDIA представит новый процессор? Вряд ли мы увидим его в ближайшие пару недель. Скорее всего, нам стоит ожидаться его в марте, на GPU Technology Conference (GTC).

Особенной технологию 7 нм+ делает применение экстремальной ультрафиолетовой литографии, EUV. Данная техника позволяет повысить точность и упростить производство транзисторов. Более короткая длина волны ультрафиолетового света позволяет создавать меньшие по размеру транзисторы и масштабировать их до ранее недоступных уровней. Сейчас технология EUV используется для производства микросхем по нормам 7 нм, однако эта же технология будет применяться и для 5 нм техпроцесса.

Переход на 7 нм+ позволил размещать на 15—20% больше транзисторов, чем по обычной 7 нм технологии, а также позволит снизить энергопотребление чипов. Новый процесс будет использован при производстве широкого спектра микросхем, от CPU и GPU до модемов 5G.

Компания отметила, что занимается развёртыванием больших мощностей, которые смогут удовлетворить высокий спрос на 7 нм+. К концу года фирма планирует запустить 6 нм процесс, который будет полностью совместим с 7 нм конструкцией, так что заказчикам не придётся изменять конструкцию своих чипов.

Тайваньская TSMC изготавливает микросхемы для многих заказчиков: от AMD до NVIDIA и от Apple до Qualcomm. Спрос на 7 нм технологию в индустрии высок, что может привести к задержкам в выпуске продукции. В худшей ситуации может оказаться AMD, у которой на горизонте находятся процессоры Threadripper 3-го поколения и GPU Navi. При этом компании нужно продолжать удовлетворять спрос на уже поставляемую продукцию.

Но не только у AMD начнутся проблемы. Новая SoC A13 для iPhone 11 также производится по 7 нм нормам. К тому же NVIDIA может в скором времени перейти на 7 нм технологию.

Сейчас, между размещением заказа и выпуском продукции по 7 нм нормам на заводе TSMC уходит примерно два месяца. Если же рост заказов продолжится с той же скоростью, то задержка может достигать полугода, что скажется на равномерности поставок продукции. Такие проблемы ожидаются не сразу, а в первой половине 2020 года.