Новости про 7 нм, Intel и TSMC

Оверклокер сравнил 14 нм технологию Intel и 7 нм технологию TSMC под электронным микроскопом

В настоящее время Intel выпускает свои процессоры по 14 нм нормам. Это продолжается уже много лет. Формально технология называется 14 нм+++ после целого ряда усовершенствований. В то же время AMD выпускает свои процессоры по нормам 7 нм, но насколько эти технологии отличаются на самом деле?

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.

Микрофотографии 7 нм и 14 нм транзисторов

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.

Сравнение высоты затворов транзисторов, изготовленных по 7 нм и 14 нм
Сравнение ширины затворов транзисторов, изготовленных по 7 нм и 14 нм

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.

Производители замедляют работу над 7 нм процессом

Технологии производства микросхем с размерами элементов менее 10 нм требуют больших инвестиций, а потому многие разработчики и производители решили повременить с переходом на новые технологии. По всей видимости, такой шаг заметно повлияет на эволюцию полупроводниковых систем.

Стоимость создания микросхем менее 10 нм относительно велика. Недавно HiSilicon планировал потратить как минимум 300 миллионов долларов на разработку 7 нм SoC нового поколения. Разработчики, лишённые производств, боятся тратить большие деньги на до-10 нм процессы, сомневаясь, что в будущем эти затраты окупятся.

Qualcomm Snapdragon

К примеру, Qualcomm и MediaTek вместо разработки 7 нм SoC, решили заняться модернизацией своих средне-верхних решений, которые будут выпущены по 14/12 нм процессу. Обе компании задаются вопросом, есть ли необходимость в переходе на 7 нм производство.

Что касается самих производителей, то TSMC и Samsung Electronics уже представили дорожные карты с 7 нм микросхемами. В UMC решили сместить фокус на зрелые и специализированные процессы. Примерно по тому же пути решили двигаться и в GlobalFoundries, закрыв свою 7 нм программу. Крупнейший производитель чипов, компания Intel, и вовсе увязла в 14 нм технологии, уже опаздывая с 10 нм процессом на 3 года.

Уменьшение размеров транзисторов закончится через 5 лет

Всем известный закон Мура даёт понять, что производители микросхем всегда будут стремиться уменьшить размер элементов, чтобы увеличить производительность. Однако согласно недавно опубликованному прогнозу, в скором времени производители не смогут уменьшать размеры транзисторов.

Ассоциация производителей Semiconductor Industry Association, в которую входят такие гиганты как IBM и Intel, опубликовала дорожную карту, согласно которой транзисторы перестанут уменьшиться в 2021 году. Проще говоря, в этом не будет финансовой выгоды, поскольку компании не смогут окупить затраты. Вместо этого они используют другие технологии повышения плотности, в частности, применят 3D стеки.

В сделанном прогнозе есть много здравого смысла. Количество компаний, производящих процессоры, стало крайне малым. По сути, этим занимается всего 4 фирмы: Intel, GlobalFoundries (бывшая дочка AMD), Samsung и TSMC, и нет никакой гарантии, что все они просуществуют до 2021 года. Также известно, что Intel замедлила разработку чипов. Этот факт также отражает трудности, с которыми сталкиваются производители при уменьшении размеров элементов, в частности, с утечками мощности.

Однако отказ от «утонения» технологии вовсе не означает нарушение закона Мура. Использование объёмных стеков продолжит ещё некоторое время удваивать количество транзисторов. Также представленная дорожная карта не является гарантией. Мы уже много раз слышали о технологических тупиках, и каждый раз у физиков и конструкторов находились новые тузы в рукавах, которые позволяли продолжить прогресс микропроцессоров.