Новости по теме «TSMC выпустила первый 16 нм ARM big.LITTLE чип»

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.

Если Snapdragon 835 и Snapdragon 845 изготавливались на заводах Samsung, то по информации Nikkei, Qualcomm решил перейти к производителю TSMC. Также TSMC будет изготавливать для Qualcomm модемы для смартфонов и лёгких устройств-конвертеров.

Переход от Samsung к TSMC — это большой шаг для Qualcomm и всей индустрии, ведь большинство флагманских Android-смартфонов основаны именно на платформе Qualcomm. Также в ближайшее время начнут появляться ноутбуки на базе этих платформ.

Кроме новости о Qualcomm, Nikkei также сообщила о том, что TSMC также изготовит наследника для Apple A11, который используется в iPhone 8, iPhone 8 Plus и iPhone X. Сейчас Apple A11 Bionic изготавливается TSMC на 10 нм мощностях.

Для рынка SoC это потрясающая новость, поскольку она означает, что блоки чипа, инструменты разработки, конструкция и методология, необходимые для разработки клиентами, получили подтверждение пригодности.

Компания ARM сообщила прессе о некоторых деталях 10 нм чипа Artemis. Так, фирмами был изготовлен упрощённый чип, состоящий из 4 ядер CPU и GPU Mali. В центральном процессоре применена пока не представленная архитектура, в то время как GPU содержал лишь единственный шейдер. Данная микросхема объединила в себе необходимую комплектацию с возможностью подтверждения технологического процесса 10FinFET.

Обе компании уверяют, что проведя бенчмарки изготовленной SoC установили «впечатляющий прирост в эффективности и снижении энергопотребления», по сравнению с современным 16 нм процессом. О том, когда же заказчики смогут воспользоваться новой технологией, ни одна из компаний ничего не сообщила.

Ранее в этом году TSMC говорила о планах по выпуску ещё одной 16 нм FinFET технологии, созданной специально для выпуска SoC для мобильных устройств среднего и нижнего ценового сегментов. Для своих клиентов TSMC представит технологию 16FFC в четвёртом квартале этого года.

Ранее президент и соисполнительный директор TSMC господин Веи предполагал, что технология 16FFC начнёт массово применяться лишь во второй половине 2016 года. Также дал оценку, что всего 16 нм технология FinFET от TSMC получит заказ примерно на 50 продуктов. Общий объём 16 нм производства TSMC к концу 2016 года, по мнению господина Веи, увеличиться в три раза, по сравнению с нынешним годом.

Глава TSMC Моррис Чэн заявил, что этот завод разработан для производства чипов по 10 нм технологии, а массовое производство на новых мощностях Fab 15 начнётся уже в середине 2016 года. Ранее TSMC объявляла о своих планах по переходу на 10 нм массовое производство к концу 2016 года.

Сообщается, что данная технология производства будет предназначена для выпуска мобильных систем-на-чипе, чипов связи, серверных чипов, графических процессоров, сетевых процессоров и чипов для игровых систем. Данный переход позволит TSMC вернуться на лидирующие позиции контрактного производителя процессоров, которую фирма потеряла, уступив своё место Samsung. Сейчас лидеры мобильного рынка крайне нуждаются в высокотехнологичных процессорах, в связи с чем Apple и Qualcomm перенесли производство процессоров в Южную Корею.

Технология производства HKMG, предлагаемая UMC, достигла зрелости, и теперь благодаря высокому качеству позволяет производить чипы для таких крупных заказчиков. В то же время Globalfoundries и китайская фабрика Semiconductor Manufacturing International (SMIC), изготавливающая 12” пластины, а также Shanghai Huali Microelectronics (HLMC), успешно принимают заказы на микросхемы для средств связи, а также прочие 28 нм чипы среднего и низкого ценового сегментов от тех же заказчиков — Qualcomm и MediaTek, которые ищут пути удешевить своё производство.

Кроме увеличивающейся конкуренции на поле 28 нм микросхем, TSMC теперь приходится также конкурировать с Samsung Electronics на поле 16/14 нм процесса FinFET. Так, Qualcomm уже решила производить следующее поколение своих SoC на заводе Samsung, несмотря на прежнее плотное сотрудничество с TSMC. Другой главный клиент тайваньской фирмы, NVIDIA, также объявила о переходе на заводы Samsung при производстве следующего поколения процессоров.

Поскольку компании добились успеха при переходе от 20 нм SoC к 16 нм FinFET, они решили вновь объединить усилия для технологии 10FinFET. На начальном этапе работа предусматривает изучение физической возможности конструирования чипа и создания методологий для поддержки клиентов, желающих изготовить 10 нм FinFET процессоры уже в четвёртом квартале 2015 года.

В TSMC решили применить знания из предыдущего поколения 20 нм SoC и 16 нм FinFET процесса в экосистеме ARM. Это позволит предложить высокую производительность и энергетические усовершенствования в 10 нм FinFET, которая станет лучшей технологией, чем прежние. Экосистема ARM также может получить преимущества Open Innovation Platform (OIP) от TSMC, которая включает набор интерфейсов экосистемы и компоненты для совместной работы, созданные и поддерживаемые самой компанией.

Объединённые инновации от предыдущих сотрудничеств ARM и TSMC позволили клиентам ускорить разработку своих продуктов и получить преимущества лидеров технологии и разработки. Среди прочих преимуществ отмечаются ранний доступ к документации ARM Artisan Physical и отпечаткам чипов ARM Cortex-A53 и Cortex-A57 на 16 нм техпроцессе FinFET.

Компания Qualcomm пошла на этот шаг после того, как TSMC во втором квартале начала производство процессоров A8 для Apple по улучшенной 20 нм технологии. Это заняло большие технологические ресурсы компании и нарушило планы Qualcomm, которая сейчас является крупнейшим заказчиком у TSMC, поясняет источник.

В связи с этим Qualcomm начала поиск других производственных предприятий, которые бы смогли выпускать чипы с размером элементов в 20 нм, при этом главным направлением производства для компании являются 4G-модемы.

По мере дальнейшего усовершенствования разработки компанией Apple, от процессоров приложений до, вероятно, собственных сотовых модемов и Wi-Fi чипов, она может стать серьёзным конкурентом для Qualcomm в этой сфере, также вытеснив последнюю и с производственных мощностей TSMC.

В настоящее время Samsung является единственным поставщиком чипов для iPad и iPhone. Также чип её производства, 64-битный A7, стоит внутри нового смартфона компании iPhone 5S.

В июне Wall Street Journal сообщал, что Apple подписала контракт с TSMC на производство SoC, предположив, что TSMC станет единственным производителем вычислительных микросхем для Apple.

Напомним, что Samsung был важным звеном в производственной цепочке iPhone с момента его выпуска в 2007 году. Но после того как компании завалили друг друга судебными исками, Apple решила сменить производителя чипов, чтобы держаться от конкурента как можно дальше.

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.

Компания ARM, под лицензией которой работает множество разработчиков чипов, включая Qualcomm, Texas Instruments, NVIDIA и Samsung улучшили производственную технологию TSMC, предложив пакет оптимизации производства. Разработчик утверждает, что предложенные оптимизации для их процессоров Cortex-A5, Cortex-A7, Cortex-A9 и Cortex-A15 помогут прочим разработчикам использовать производственные нюансы TSMC в полной степени.

Предложенные ARM спецификации предполагают, что все лицензированные разработчики будут производить продукцию на заводах TSMC. При этом сама TSMC заявляет о наличии проблем с 28 нм техпроцессом. Рядовые пользователи могут заметить это в задержках выхода линеек видеокарт AMD Radeon HD 7000 и NVIDIA GeForce GTX 680, которые изготавливаются именно на этих предприятиях. По существующим сведениям, компания имеет проблемы с выходом годных чипов, изготовленных по 28 нм топологии.

Также интересным является тот факт, что когда ARM попросила TSMC оказать содействие в 28 нм техпроцессе своим партнёрам, TSMC просто не ответили.

Несмотря на всё это пакет оптимизаций от ARM станет, несомненно, популярным, особенно у тех компаний, которые стремятся максимально сжать всё то, что они получают от конструкторов ARM, используя для этого все возможности как нового 28 нм техпроцесса, так и устоявшейся и зрелой 40 нм технологии. Однако если TSMC не сможет удовлетворить все запросы своих клиентов, ARM придётся разработать и выпустить пакет оптимизаций и для других производителей чипов, например GloFo.

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.

При этом 25% прибыли в 2023 принесли TSMC Apple, 11% NVIDIA и 7% AMD. Также среди заказчиков присутствуют Qualcomm, MediaTek, Broadcom и Intel, все они используют новейшие техпроцессы выпуска. Отчёт гласит, что 5 нм доля занята 70—80%, а 3 нм процесс — занят на 90%, что обеспечено высоким спросом на ускорители ИИ, такие как NVIDIA A100 и H100, а также AMD Instinct MI250 и MI300.

В этом году объёмы упаковки CoWoS у TSMC также вырастут с 13 000 в прошлом году до 30 000 в текущем.

При этом NVIDIA A100 и H100, а также AMD Instinct MI250 и MI300, изготавливаются по 7 нм и 5 нм нормам. Ёмкости 3 нм пока заняты чипами Apple серии A, однако Qualcomm и MediaTek также заказывают производство по этим процессам, что лишь только увеличивает очередь.

Эта технология от ведущей технологической компании Тайваня будет в первую очередь доступна для Apple. По всей видимости, процесс будет использован для новых процессоров Apple, которые найдут себе место в iPhone 17 Pro и устройствах Pro Max 2025 года. Нынешнее поколение 3 нм класса от TSMC продолжит использоваться для чипов устройств Apple в iPhone 16 Pro/Pro Max в течение всего следующего года.

Нынешние процессоры Apple A17 Pro и M3 лежат в основе смартфонов iPhone 15 Pro/Max и компьютеров Mac второй половины этого года, построены по технологии N3, которая обеспечивает 183 миллиона транзисторов на квадратный миллиметр. При этом у компании есть ещё две технологии этого класса: N3E с 215,6 Мтр/мм², которая только вышла в массовое производство, и N3P с 224 Мтр/мм², которая выйдет в 2024. Примечательно, что процесс N2 обеспечит 259 Мтр/мм², что характеризует N3P как промежуточный процесс производства.

Первый из этих процессоров — Microsoft Azure Cobalt 100, 128-ядерный процессор, основанный на 64-битной архитектуре Armv9. Он создан специально для облачных ЦОД и станет частью стандартных предложений Microsoft. О процессоре предоставлено немного информации, сказано лишь, что он на 40% быстрее нынешнего поколения процессоров, обслуживающих Azure. Система на чипе использует платформу ARM Neoverse CSS, специализированную для Microsoft, с ядрами Arm Neoverse N2.

Вторым новшеством стала реализация процессора для ускорения серверов с ИИ, который необходим для работы с большими языковыми моделями. Компания Microsoft является домом для OpenAI ChatGPT, Microsoft Copilot и ряда других ИИ-сервисов. Чтобы сделать их максимально быстрыми компания вела проект Athena, который теперь получил имя Maia 100 AI, изготавливаемый по 5 нм нормам TSMC. Он содержит 105 миллиардов транзисторов и поддерживает множество форматов MX-данных, даже тех, что меньше 8 бит, для обеспечения максимальной производительности. Он протестирован на GPT 3.5 Turbo, однако его производительность ещё предстоит сравнить с такими акселераторами, как NVIDIA H100/H200 и AMD MI300X. Чип появится в центрах обработки данных Microsoft в начале следующего года.

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.

Чип разрабатывается «кремниевой командой» Microsoft совместно с партнёрами. И главной целью разработок является конкуренция с SoC Apple M. По крайней мере такого направления вакансии появились у Microsoft. Гигант ищет Главного архитектора кремниевых SoC, старшего инженера по верификации физической конструкции, главного инженера-конструктора и старшего менеджера по интеграции САПР.

Такой шаг является стремлением компании противостоять Apple не только в программной, но и в аппаратной сфере. Объединив новые чипы и будущую Windows 12, которая должна быть оптимизирована для работы с архитектурой ARM, Microsoft сможет заметно увеличить производительность и энергоэффективность собственных устройств.

Согласно плану, компании объединят интеллектуальную собственность Arm и производственный процесс 18A от Intel Foundry Services (IFS) для максимизации производительности, снижения энергопотребления и оптимизации размеров ядер будущих SoC. Изначально фокус делается на мобильных чипах с последующим расширением сотрудничества на SoC для автомобилей, аэрокосмической отрасли, центров обработки данных, интернета вещей и правительственных задач.

IFS и Arm совместно разработают референсный дизайн мобильных чипов, продемонстрировав ПО и системные знания для будущих заказчиков производства. Вместе они оптимизируют платформы, приложения и кремниевые пакеты, повысив роль концепции открытых производств Intel.

Поскольку Intel строит множество новых заводов по всему миру, где будут изготавливаться микросхемы на заказ, такой шаг имеет также крайне важное значение для будущей диверсификации производства микропроцессоров.

Этот чип, называемый Snapdragon 8 Gen 3, может получить конфигурацию центрального процессора 1+4+3 ядра, как и у нынешнего, второго поколения SoC. Ранее считалось, что следующее поколения SoC от Qualcomm будут иметь формулу 1+5+2 ядер.

Инсайдер RGcloudS утверждает, что Snapdragon 8 Gen 3 будет содержать основное ядро Cortex-X4 частотой 3,72 ГГц, что на 15% выше, чем у нынешнего поколения и ядра Cortex-X3.

Если слухи верны, то система-на-чипе Snapdragon 8 Gen 3 получит более высокие частоты, чем Apple A17 Bionic. Пока Tame Apple Press утверждает, что всё это только слухи, существующие лишь на бумаге, а процессоры Apple демонстрируют большую производительность в малоинформативных синтетических тестах. Похоже, что Qualcomm прикладывает все усилия, чтобы показывать в тех же тестах наивысший результат.

В 2021 году компания Intel объявила о программе IDM 2.0, изменив подходы к производству чипов. Подавляющее большинство процессоров по-прежнему изготавливается самой Intel, однако некоторая часть уже заказана на стороне, у TSMC. И на будущее у Intel есть контракт с TSMC на выпуск процессоров Arrow Lake по нормам 3 нм.

Первые чипы Arrow Lake должны были появиться в III квартале 2024 года, но по сообщениям DigiTimes, теперь планы иные. Производство 3 нм процессоров перенесено на IV квартал, а значит в продаже эти процессоры появятся не раньше начала 2025 года.

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.

Отмечается, что новый завод будет размещён в научном парке Taoyuan, что в часе езды от Тайбэя. В этом научном парке TSMC уже имеет пару предприятий по упаковке чипов и по их тестированию, что делает такое размещение предприятия вполне логичным. Тем не менее, компания пока не планирует начинать опытное производство на этом предприятии ранее 2027 года, и пока не сообщает каких-либо деталей об этом проекте.

Примечательно, что TSMC планирует строить новый завод и развивать более тонике технологии на фоне снижения мировой экономики. В текущем квартале компания запустит свой первый коммерческий продукт по технологии N3, а уже в 2023 году по этому техпроцессу будет изготавливаться 4—6% продукции. Технология N2 должна выйти на коммерческий уровень в 2025 году, однако об этой технологии пока известно крайне мало. Процесс N1 должен привести к размеру элементов 1,4 нм, однако пока это лишь расчёты компании, и работа находится на ранних этапах.

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.