Новости по теме «Первые 5 нм чипы достигают 80% годности»

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.

Крупнейший производитель микросхем, TSMC, в ближайшее время сократит производство процессоров хай-энд класса. Причиной этому стал экономический спад, накрывающий планету. По данным DigiTimes в 2023 году десять крупнейших заказчиков сокращают заказы, что негативно скажется и на доходах и самой TSMC. Как известно, в конце декабря компания начала массовое производство микросхем по 3 нм нормам. Первоначальный спрос на него был велик, однако теперь интерес к нему снижается.

При этом спрос на 4/5 нм производство остаётся весьма высоким, а процессы 6 нм и 7 нм будут использованы намного меньше, загрузка оборудования составит порядка 50%. Объяснение этому весьма простое: на фоне мирового финансового кризиса люди вряд ли будут покупать новые гаджеты хай-энд уровня, что даёт дополнительный смысл для продолжения использования технологии нынешнего поколения с размерами элементов 4-5 нм.

В свою очередь, это приведёт к сокращению поступления финансов к TSMC и сложностям с инвестициями в дальнейшее развитие технологии.

Однако позднее в этом году Apple представит новый iPhone, возможно и появление новых SoC для компьютеров. Также этим процессом хотят воспользоваться AMD и Qualcomm, у которых также будут объёмные заказы. Всё это вынуждает TSMC подготовиться.

Китайская аналитическая компания China Renaissance Securities сделала прогноз, согласно которому тайваньский производитель удвоит свои мощности по технологии N5 и родственным (включая N5, N5P и N4) до 120 000 блинов в месяц. В отчёте сообщается, что большая часть капитальных затрат TSMC в этом году была направлена на подготовку для масштабирования производства.

Следующим техпроцессом TSMC, который будет использоваться длительное время, станет N3. Рисковое производство по этой технологии должно начаться уже в этом году. Массовое же производство по этой технологии стоит ожидать лишь во второй половине 2022 года. Вполне возможно, что Apple сможет использовать технологию TSMC N3 для выпуска процессоров для iPhone 14.

Новая 5 нм технология от TSMC будет выпущена со вторым поколением технологии экстремальной ультрафиолетовой литографии и глубокой ультрафиолетовой литографии. По этой технологии будут изготавливаться SoC нового поколения, устройства 5G и искусственного интеллекта, а также средства высокопроизводительных вычислений.

Согласно ранним прогнозам, переход на 5 нм позволит TSMC изготавливать ядра ARM Cortex-A72 в 1,8 раза плотнее, чем по 7 нм нормам, а также на 15% увеличить частоту.

Компания отмечает, что её новый техпроцесс будет готов к 2020 году, и это случится раньше, чем Intel сможет наладить выпуск 7 нм чипов. Первыми SoC, изготовленными по 5 нм нормам должны стать процессоры для iPhone.

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.

Если эти слухи окажутся правдой, то это непременно скажется на всей индустрии. Причиной же задержки могут быть несколько факторов, включая архитектурный переход от FinFET к Gate-All-Around (GAA), а также возможные инженерные вызовы при уменьшении транзисторов до 2 нм. Как известно, TSMC является лидером рынка, однако она находится под постоянным прессингом конкурентов, так что потенциальная задержка позволит Samsung усилить свои позиции, тем более что корейский гигант уже перешёл на транзисторы GAA, начиная с 3 нм процесса.

Однако вполне возможно, что пока просто слишком рано задумываться о процессах, которые возможны только в 2025 году и позднее. Сама TSMC отрицает проблемы и готовится к пилотному выпуску 2 нм микросхем уже в 2024 году и массовому производству в 2025 году. Возможные задержки в реализации планов заставит заказчиков скорректировать свои стратегии развития или искать других поставщиков.

За последние годы Samsung Foundry потеряла ряд клиентов из-за высокого процента производственного брака и проблем с теплоотводом.

И вот теперь инвестиционная фирма Hi Investment & Securities опубликовала отчёт, согласно которому выход годной продукции по 4 нм процессу Samsung Foundry превысил уровень 75%. У TSMC этот уровень составляет 80%. В то же время при производстве по 3 нм нормам у корейской компании дела идут лучше. Так, выход годной продукции у Samsung составляет 60%, в то время как у TSMC — 55%. Это значит, что Samsung добилась лучших результатов и большей эффективности производства, что может позволить ей вернуть клиентов, потерянных на этапах лидерства 4 нм и 5 нм технологий.

NVIDIA и Qualcomm сообщают, что рассматривают вариант возвращения к Samsung на второе поколение 3 нм процесса (SF3), в основном из-за того, что производственные мощности TSMC выкуплены Apple. Кроме того, чипы TSMC, которые будут производиться на заводах в Японии и США, будут на 15—30% дороже тайваньских, что также подталкивает заказчиков к смене подрядчика.

Дело в том, что по данным самой TSMC, плотность кэш-памяти SRAM в новой технологии 3NE будет точно такой же, как и у 5 нм предшественника.

Более совершенная версия 3NB является более нишевой, и она уже будет иметь некоторое масштабирование SRAM, правда, всего на 5% по сравнению с 5 нм. При этом транзисторы в ядрах будут уменьшены в традиционные 1,6—1,7 раза, хотя этот процесс весьма сложен и эти цифры говорят о Законе Мура весьма приближённо.

Проблема заключается в том, что уменьшить размер процессора, не уменьшая физический размер кэша — невозможно. Процессор настолько большой, насколько большой у него кэш. Место на кристалле, занятое кэшем, не может быть использовано под размещение логики, а учитывая рост числа логических транзисторов производителям микросхем нужно продолжать наращивать размер кэша, чтобы избежать узкого места, связанного с памятью.

И размер транзисторов, с каждым производственным поколением, продолжает сокращаться, а вот компенсировать увеличение кэша за счёт уменьшения SRAM — не удаётся. И именно этот процесс может стать началом конца Закона Мура.

Сайт DigiTimes сообщает, что блины, которые будут изготовлены по 3 нм нормам, обойдутся заказчикам в 20 000 долларов, на 25% дороже, чем по 5 нм технологии. Что касается процесса 5 нм, то такие блины будут стоить 16 000 долларов, а 7 нм — 10 000 долларов.

20 000 долларов за один блин с микросхемами — это рекордная цена. Однако «TSMC вкладывает огромные средства в развитие, и прикладывает все силы, чтобы клиенты имели доступ к лучшим технологиям в мире».

Сейчас технологические гиганты вроде Apple, AMD и NVIDIA бронируют производство для своих самых современных микросхем. А учитывая, что цена производства вырастет на 25%, нас ожидает заметное подорожание всей электроники.

Согласно сведений DigiTimes, Apple, AMD и NVIDIA планируют скорректировать свои заказы TSMC в соответствии со спросом.

Так, компания из Купертино планирует сократить целевые поставки iPhone 14 на 10% до 90 миллионов штук.

Что касается производителей видеокарт, то сейчас этот рынок пересыщен предложениями б/у ускорителей из-за резкого спада доходности от майнинга. На фоне этого AMD сократила заказы 7/6 нм блинов на 20 000 штук в период с IV квартала 2022 года по I квартал 2023 года. Заказы по 5 нм нормам остались неизменными.

Другой поставщик GPU, компания NVIDIA, сменил основного производителя чипов с Samsung на TSMC, и теперь на пересыщенном рынке компания решила затянуть момент выпуска новых GPU на 1 квартал, на начало 2023 года. Однако NVIDIA ещё предстоит найти клиентов на свои заказы у TSMC.

В настоящее время TSMC используют большую часть мощностей 5 нм технологии для производства процессоров Apple и AMD. Последняя заказывает у TSMC процессоры Zen 4. Если к этим двум заказчикам присоединится ещё и NVIDIA, то TSMC может столкнуться с нехваткой производственных мощностей. Именно поэтому тайваньский гигант и готовится расширять производство.

По имеющимся данным, карты NVIDIA RTX 40 будут использовать GPU с кодовым именем Lovelace, названный в честь математика Ады Лавлейс. Что касается серии для рабочих станций H100, то они придут на смену серии NVIDIA Ampere A100 и получат имя Hopper. Архитектура Hopper предназначается для коммерческих заказчиков, которым необходимы центры обработки данных с искусственным интеллектом. Примечательно, что это будет первый ускоритель NVIDIA, создаваемый по мультичиповой технологии, а объединение чипов будет осуществлено по технологии TSMC CoWoS.

Графические процессоры NVIDIA Lovelace и Hopper выйдут во второй половине 2022 года.

Причиной этого роста называется необходимость накопления средств для открытия нового завода в Пхентаке, где будут выпускаться микросхемы по технологиям 5 нм и 4 нм, что необходимо для сохранения конкуренции с TSMC, продукция которой находится в дефиците.

Учитывая, что Samsung уже подписала договоры с рядом своих клиентов, повышение цены не должно сказаться на продукции для графических плат и других изделий, уже находящихся в производстве. Однако при необходимости заключения нового контракта, клиент будет вынужден заплатить и новую цену. Будем надеется, что у NVIDIA достаточно долгосрочный договор, и это подорожание её не коснётся.

Согласно информации, опубликованной Business Korea, компания Samsung снова испытывает проблемы с наладкой 5 нм процесса. Ранее сообщалось, что внедрение 5 нм технологии южнокорейским гигантом продвигается медленно, но было неясно, насколько всё плохо и удалось ли компании решить проблемы.

По информации прессы, технология 5 нм от Samsung страдает низким качеством продукции. Выпуск годных микросхем составляет 50%. Это значит, что каждый второй выпущенный чип является бракованным. И это очень плохо.

Обычно технология считается готовой для массового производства, когда доля годной продукции достигает 95%. При меньших величинах прибыльность такого производства резко падает. Компания Samsung запускает процесс 5 нм на заводе V1 Line, расположенном в Хвасоне. Для производства используется оборудование с ультрафиолетовой литографией, и несмотря на упорную работу инженеров результаты качества не превышают 50%.

Будем надеяться, что корейские специалисты найдут выход из сложившейся ситуации, это очень важно на фоне продолжающегося кризиса полупроводниковой продукции. Иначе нас ждёт очередное усиление дефицита.

Сайт Nikkei Asia сообщает, что Apple и Intel уже тестируют конструкцию своих микросхем с производственной технологией 3 нм от TSMC. Суть процесса заключается в получении готовых микросхем во второй половине следующего года.

По данным TSMC, технология 3 нм может увеличить производительность вычислений на 10—15%, по сравнению с 5 нм, при этом снизив энергопотребление на 25—30%.

По всей видимости, первым устройством с 3 нм процессором станет Apple iPad. Телефоны iPhone, которые выйдут в следующем году, должны использовать 4 нм процессоры из-за графиков планирования.

Что касается Intel, то она работает над двумя 3 нм проектами с TSMC, которые нацелены на ноутбуки и центры обработки данных. Массовое производство этих процессоров запланировано на конец 2022 года.

Новый технологический процесс N4, также называемый 4 нм, TSMC планирует опробовать уже в III квартале 2021 года. В ближайшие месяцы фирма начнёт рисковое производство микросхем.

Следующим же этапом станет технология N3, 3 нм. Она будет запущена на совершенно новом заводе во второй половине 2022 года и станет первой в мире технологией производства такого уровня.

И хотя такая модернизация стоит очень дорого, вряд ли компания испытывает проблемы с финансами. На фоне продолжающегося дефицита микросхем TSMC уже уведомила своих клиентов об очередном повышении цены на производство.

Технология N3 позволит поднять производительность на 10—15%. При этом массовое производство по технологии с элементами 3 нм начнётся во второй половине 2022 года. Этот основанный на FinFET процесс обещает заметный прорыв, по сравнению с N5 первого поколения. Он не только обеспечит прирост производительности в 10—15%, но и снизит энергопотребление на 25—30% при той же скорости. Плотность транзисторов увеличится в 1,7 раза, а памяти SRAM в 1,2 раза. Плотность аналоговых устройств возрастёт в 1,1 раза.

Спрос на эту технологию будет крайне высоким. Компания ожидает, что по этому процессу будет произведено вдвое больше микросхем, чем по N5.

Следующий шаг, N2, станет самым значим прорывом в производстве микросхем за последние годы. В этом процессе TSMC откажется от FinFET в пользу нанолистовой технологии. По словам компании, нанолистовые транзисторы имеют на 15% меньше Vt-вариаций, что «очень хорошо», по сравнению с FinFET.

Также говоря о 2 нм технологии, компания сообщила, где будет находится это предприятие. Его построят в тайваньском Синьчжу. Называться предприятие будет Fab 20. Пока же возведение завода находится на этапе приобретения земли.

Безусловно, производители ищут выход из этой ситуации, пробуют различные материалы, которые позволят им и дальше сокращать размеры транзисторов. И вот, вслед за IBM, которая анонсировала 2 нм техпроцесс, крупнейший мировой производитель микросхем, TSMC, при поддержке Национального университета Тайваня и Массачусетского института технологии, объявил о разработке материала под названием полуметаллический висмут, который должен обеспечить возможность производство чипов с элементами в 1 нм в будущем.

По мере уменьшения размеров элементов производители сталкиваются с растущим влиянием их сопротивления и снижением силы тока на контатных электродах, которые отвечают за подачу питания. Согласно проведённому исследованию, использование полуметаллического висмута в качестве контактных электродов транзисторов может значительно снизить сопротивление и повысить силу проходящего тока. И всё это на контактах толщиной в 1 атом.

Пока технология находится на экспериментальном этапе, так что до коммерческой реализации 1 нм микросхем придётся подождать несколько лет.

Имплантируемый чип, производимый TSMC, имеет размеры песчинки, а рассмотреть его можно лишь в микроскоп. Его объём менее 0,1 мм³, а вместо традиционного радиочастотного метода бесконтактного питания и связи, команда полагается на ультразвук.

Отмечается, что традиционная имплантируемая электроника имеет куда больший объём, зачастую состоит из разных микросхем, пакетов, проводов и внешних модулей связи. Кроме того, многие из них для питания используют батареи.

В качестве прототипа команда исследователей представила чип, вводимый в тело человека гиподермической иглой. Этот чип способен измерять температуру тела. А вот будущие варианты смогут осуществлять мониторинг других параметров, таких как кровяное давление, сатурацию кислорода и уровень глюкозы.

Кен Шепард, руководитель исследования, заявил, что его команда хотела бы увидеть, как широко удастся раздвинуть границы применения столь миниатюрных устройств. «Это новая идея для „чипов-как-систем“, это самостоятельный чип, без ничего вокруг, это полностью функционирующая электронная система», — отметил Шепард.

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.

Сайт TrendForce сообщает, что, начиная со второго полугодия, 20—25% производственной мощности TSMC будет передано на продукты, отличные от CPU. Однако, что более интересно, TSMC будет изготавливать для Intel процессоры Core i3 по собственной 5 нм технологии.

В настоящее время Intel не может производить процессоры по 5 нм нормам, и вместо того, чтобы много лет разрабатывать эту технологию, она решила воспользоваться услугами своего давнего конкурента, а теперь партнёра, TSMC.

Отмечается, что TSMC будет производить некоторую часть процессоров Intel среднего и верхнего ценового диапазона по 3 нм нормам в 2022 году. По словам TrendForce, Intel продолжает заказывает на стороне производство, что позволяет высвободить собственные производственные линии для выпуска наиболее прибыльных CPU.

Новая технология позволит конструкторам создавать гигантские логические схемы, а также многоуровневые стеки памяти HBM. Одним из главных ограничений для этого является размер интерпозера.

Производитель сообщает, что в 2023 году сможет увеличить размер микросхем в 4 раза, что даст возможность изготавливать стеки HBM в 12 слоёв. Компания Micron предложит в 2022 году память типа HBMnext, что при объединении с GPU позволит феноменально увеличить скорость обработки.

Отмечается, что 12-стековая реализация самой быстрой на сегодня памяти HBM2E Samsung Flashbolt со скоростью 3200 МТ/с позволит обеспечить скорость в 4,92 ТБ/с, что во много раз быстрее самых производительных современных конструкций.

Компания отметила, что планирует начать рисковое производство уже в 2021 году, а к массовому выпуску она перейдёт в 2022 году. До выпуска N3 компания будет вести производство по нормам N5 (5 нм) и N5P (5 нм+).

Пятинанометровый процесс обеспечивает 15% прирост производительности по сравнению с 7 нм, при сохранении энергопотребления. Альтернативно заказчики могут получить 30% снижения потребления энергии без прироста к скорости. Переход на 5 нм обеспечит увеличение транзисторной плотности в 1,8 раза.

Следующая технология, 5 нм+, станет модификацией 5 нм и обеспечит 5% подъём частоты или 10% снижение энергопотребления. Однако самое интересное начинается при переходе на 3 нм. Эта технология даст 25—30% прорыв в снижении потребляемой энергии при той же производительности, что и 5 нм. Либо же предлагается поднять производительность на 10—15% без изменений в энергопотреблении. Транзисторная плотность вырастет в 1,7 раза.

Кроме этого компания сообщила, что продолжает и дальнейшие разработки, пытаясь создать нанолисты и нанопровода применяя материалы нового поколения вместо кремния. Для будущих разработок компания ищет возможности применения высокомобильных каналов, 2D-транзисторов и углеродных нанотрубок.

Обе китайские компании щедро финансируются правительством Китая и пытаются реализовать амбициозный план по полной независимости индустрии аппаратного обеспечения к 2025 году. Обе компании появились в 2017 году и начали нанимать специалистов и директорат, работавший в полупроводниковой индустрии. Фирмы начали разработку технологии производства FinFET по 14 нм классу, которая будет применяться для выпуска широкого спектра продукции, включая SoC, ASIC, коммуникационные чипы и накопители.

Журналисты отмечают, что за последнее время Тайвань потерял более 3000 инженеров в области полупроводников, которые перешли в различные стартапы и предприятия на большой земле. И хотя в TSMC выразили «крайнюю обеспокоенность» переезду талантов в Китай, компания не видит в этом угрозы на ближайшее время. При этом отмечается необходимость национальной стратегии по удержанию специалистов предложением лучшей оплаты, чем у конкурентов.

По своей сути эта технология станет переходной между N3 и N5. Марк Лиу, глава компании, официально сообщил, что процесс «N4 станет эволюцией N5».

Целью выпуска технологии N4 является дальнейшее улучшение процесса N5P. Этот план похож на решение N6, который TSMC предложила в качестве усовершенствования N7P. Таким образом, эти переходные технологии предлагают улучшенные версии, обеспечивая более высокую производительность выпущенных процессоров и меньшее энергопотребление, а переход на новую технологию происходит с минимальными затратами.

Согласно планам TSMC, техпроцесс N5 будет применяться с IV квартала 2020 года, N5P будет запущен в 2022 году, а N4 будет массово доступен в 2023 году. Опытное производство по нормам N3 стоит ожидать в первой половине следующего года.

При этом TSMC продолжает работать на перспективу, финансируя исследования 2 нм технологии. Сообщается, что компания вложила 16 миллиардов долларов в эти исследования.

Ожидая начать массовое производство по 3 нм процессу в начале 2022 года, компания активно готовит и следующий этап. Для этого она приобрела большое количество крайне дорогих машин для экстремальной ультрафиолетовой литографии. И эти инвестиции не будут отбиты в текущем году.

Сейчас 2 нм находится на этапе разработки. Но в столь тонких технологиях, очень сложно делать прогнозы готовности, а потому, сроки массового применения новой технологии пока не называются. Яркий пример тому — Intel, которая до сих пор не может полноценно перейти на 10 нм процесс.