Hlavní navigace

Intel už chystá výrobu 3nm procesorů u TSMC, AMD asi ztratí náskok ve výrobním procesu

7. 7. 2021

Sdílet

Zdroj: AnandTech
Intel asi přece jen přesune výrobu procesorů k TSMC, chystá u něj 3nm CPU pro servery a notebooky. Jeho vlastní 7nm proces možná bude jen pro desktop CPU. Byl by to přelomový krok, který zároveň může hodně zavařit konkurenčnímu AMD.

AMD má dnes velkou výhodu díky výrobě procesorů u TSMC, které má teď nejpokročilejší technologie, zatímco dřív nedostižný Intel je v problémech, protože pořád dohání zpoždění vzniklé problémy, na něž narazil při vývoji 10nm technologie. Ovšem je možné, že Intel v budoucnu tuto situaci úplně obrátí. Objevily se totiž zprávy, že bude vyrábět CPU na 3nm procesu TSMC. A co je důležité, mohl by na něm být jako první a tím získat kritickou převahu.

Zpravodajský web Nikkei Asia uvádí, že dle jeho zdrojů je Intel mezi klienty, kteří si zamluvili kapacitu na 3nm procesu TSMC. A to jedním z těch úplně prvních spolu s Apple, který je dnes v nástupu na nejmodernější procesy nejagresivnější a například 5nm procesory má již od loňska. Podle Nikkei se Apple a Intel účastní předběžné testovací výroby na 3nm procesu. Potvrdilo to prý hned několik informátorů.

Procesory Intel na 3nm procesu TSMC

Podle Nikkei Intel s TSMC pracuje na alespoň dvou 3nm „projektech“, které by snad měly být určené pro notebooky a data centra. Jejich masová výroba má začít údajně nejdříve na konci roku 2022, takže jejich vydání by asi nastalo až v roce 2023. Ačkoliv je zde Intel tedy údajně velmi agresivní v tom, že je „early“ zákazníkem, nebude patrně schopen či ochoten natlačit 3nm čip přímo na trh až tak rychle, jako Apple.

Tyto procesory budou zřejmě patřit do 14. generace procesorů Core. Předtím vyjde ještě poslední 10nm řada Raptor Lake (13. generace Core), patrně v druhé polovině roku 2022 a ještě příliš brzy na to, aby šlo o tyto čipy od TSMC. 3nm čipy by pak mohly mít stejnou architekturu jako desktopové Core 14. generace Meteor Lake, ale nevíme, zda s přechodem na výrobní proces TSMC Intel nezmění jejich kódové jméno na něco jiného. Teoreticky by asi mohly mít i novější architekturu než Meteor Lake. To bylo opožděno kvůli odkladu 7nm procesu, zatímco v šuplíku už Intel možná má něco lepšího, takže by 3nm čipy teoreticky už mohly mít nové jádro z Lunar Lake.

Roadmapa procesorů Intel ukazující generaci Raptor Lake Zdroj VideoCardz Roadmapa procesorů Intel ukazující generaci Raptor Lake. 3nm procesory vyráběné u TSMC by asi následovaly jako další generace (Zdroj: VideoCardz)

Vedle toho Apple podle Nikkei asi (neberte to zatím jako definitivní informaci) bude používat 3nm proces nejdříve u procesorů pro tablety, tedy řady A(číslo)X. Naopak telefony Applu chystané na příští rok (2022) nebudou 3nm – kvůli termínům začátku výroby je Apple údajně asi založí na 4nm procesu TSMC (jehož výroba začne dříve proti původním plánům, jak jsme nedávno informovali). Ovšem pozor, od tabletové řady SoC jsou odvozené i současné procesory M1 pro notebooky/desktopky Applu, což znamená, že budoucí generace této řady (M3?) by také mohla být 3nm.

Opuštění vlastního 7nm procesu?

Intel ještě letos v březnu velmi hlasitě avizoval, že jeho plánem není opustit vlastní továrny, ale naopak do nich nalít více peněz, rozšířit jejich kapacity a otevřít je i pro další zákazníky. A teď nedávno také firma ohlásila, že již provedla tapeout procesoru Meteor Lake na svém vlastním 7nm procesu (jenž by měl být technologicky na úrovni 5nm procesu TSMC). Jak se to slučuje s tím, že nyní máme informace o tom, že Intel přes tyto proklamace už chystá 3nm CPU u TSMC?

Více: Velké odhalení plánů Intelu: otevření továren a x86, ale i víc TSMC. Budoucí CPU jsou čipletová

Vlastně do sebe tyto dílčí informace mohou docela zapadat. Onen tapeout 7nm procesoru Meteor Lake se týká čipletového CPU, kde 7nm křemíkem je CPU čiplet. Je pravděpodobné, že takto čipletový bude detektorový procesor (ostatně stejně jako u AMD, které používá čiplety na desktopu v procesorech Ryzen 3000 a 5000).

Dost možná je to tedy tak, že v generaci Meteor Lake (14. generace Core), která má vyjít právě v onom roce 2023, bude Intel mixovat svoji vlastní 7nm technologii a 3nm technologii od TSMC. U desktopových produktů – a možná také u výkonnějších notebookových CPU řady H – totiž pro Intel ani dnes není spotřeba moc důležitá a zdá se, že mu to na trhu do velké míry prochází. Tudíž by Intel asi procesory pro desktop mohl dál vyrábět na vlastním (už 7nm) procesu, který bude asi mít horší spotřebu. Teoreticky by možná zase mohl zvládat vyšší takty, takže by to nemuselo mít jen nevýhody. Ale je pravděpodobné, že v té době půjde o generačně starší technologii, jejímž hlavním meritem pro Intel bude, že bude dostupná ve vlastních továrnách a tím levnější.

Procesor Intel Tiger Lake pouzdro BGA 1600 Procesor Intel Tiger Lake-U, pouzdro BGA (Zdroj: Intel)

TSMC pro čipy, kde jde o efektivitu, zbytek dostane proces Intelu?

V segmentech, kde Intel bude potřebovat energetickou efektivitu, aby mohl lépe konkurovat jednak AMD, jednak asi také procesorům ARM, ale místo toho nasadí 3nm proces TSMC. To by byly jednak procesory pro notebooky (možná ale jen ty mainstreamové řady U a ultramobilní, ne řada H).

Druhá oblast, do které podle Nikkei 3nm čipy Intel půjdou, dává také smysl: servery jsou nyní na spotřebu a energetickou efektivitu možná ještě citlivější než notebooková CPU – protože notebooky stráví většinu času v úsporných stavech, kdežto servery jedou pořád naplno a neefektivita se tak u nich neúprosně projeví, zatímco v desktopu a noteboocích ji lze schovat do chvilkového „turba“. Právě díky energetické efektivitě 7nm procesu TSMC použitého pro Epycy 7002 Rome a 7003 Milan právě asi AMD v serverovém trhu porazilo Xeony od Intelu. Tudíž v této oblasti asi Intel rovněž seznal, že nemůže spoléhat na vlastní proces (který má na TSMC v energetické efektivitě skluz jedné generace a tím pár let), jinak v serverech bude trvale trpět jeho konkurenceschopnost.

Procesory Intel Xeon Scalable třetí generace Ice Lake SP 11 Wafer s 10nm procesory Intel Xeon Scalable třetí generace Ice Lake-SP (Zdroj: Intel)

Tyto dvě oblasti tedy dostanou lepší výrobu u TSMC – minimálně na nějakou dobu. Kdyby se Intelu podařilo TSMC dohnat, asi by zase začal používat vlastní továrny.

AMD ztratí výhodu, naopak bude muset zrychlit přechody na nový proces

Pro AMD to znamená, že se jeho situace ztíží. Dosud mělo výraznou výhodu díky tomu, že byl Intel s výrobními procesy pozadu, takže nemuselo Intel předčit architektonicky – například Tiger Lake/Rocket Lake a Zen 3 mají podobný jednovláknový výkon (Zen 3 má zdá se o něco vyšší IPC, ale na 7 nm dosahuje zase o něco nižší takt), ale v mnohovláknovém výkonu při stejné spotřebě AMD typicky vede, proti 14nm Rocket Lake pak masivně.

Jenže AMD na nové procesy samo přechází poměrně pomalu, o dost později, než je má TSMC připravené. Zatímco Apple má 5nm procesory od loňského podzimu, AMD je uvede až koncem roku 2022, tedy s dvouletým zpožděním. Pro tuto firmu je tu tedy hodně velké riziko, že se teď celá situace rázem obrátí proti němu. Pokud se Intelu díky větším finančním a personálním zdrojům plus dalšímu zázemí podaří naskakovat na nové procesy TSMC rychleji – což by při onom zmíněném dvouletém skluzu AMD nebylo těžké – tak by se najednou AMD mohlo ocitnout v roli toho, kdo musí konkurovat s nevýhodou horšího výrobního procesu. To by pravděpodobně zaručilo Intelu vítězství ve výkonu i energetické efektivitě, takže by AMD bylo odsunuto do pozice horší a levnější alternativy. Patrně by se o dost zhoršila jeho konkurenční a finanční pozice, takže by pak mohlo oslabit a Intel by se opět stal neohroženým hegemonem v procesorech pro PC.

Aby se toto nestalo, bude AMD muset zrychlit své nástupy na nové výrobní procesy. Zatím to tak nevypadá – například pro Ryzeny 5000 použilo pořád první a horší generaci 7nm výroby místo EUV procesu druhé generace, o roadmapě 5nm procesorů už jsme mluvili. Je otázka, zda se to zlepší.

Informace o procesorech Ryzen 8000 Strix Point a Granite Ridge Informace o procesorech Ryzen 8000 Strix Point a Granite Ridge (Zdroj: itacg/Weibo)

Objevily se nějaké úniky, podle kterých by 3nm čipy mohlo AMD nasadit hned v další generaci po 5nm Ryzenech 7000, tedy jako Ryzen 8000. To prý mají být APU Strix Point a výkonné procesory Granite Ridge, oboje už s architekturou Zen 5 a snad na 3nm procesu. Podstatné ale bude, kdy tato generace Ryzen 8000 vyjde – zda se AMD podaří dostat ji ven třeba ještě v roce 2023 (asi k jeho konci), nebo až v roce 2024. Zatím to spíš vypadá, že pro AMD nejlepší myslitelný scénář je, kdyby se mu podařilo vydat tyto 3nm procesory současně s Intelem nebo krátce po něm. V momentě, kdy budou obě firmy u TSMC, ale Intel je několikanásobně větší a bohatší, už asi AMD náskok jen tak nezíská, takže bude závislé na tom, jak dopadne jeho architektura proti té, kterou bude mít na 3nm Intel.

Pokud by se srovnaly podmínky a AMD i Intel vyráběly procesory na stejném výrobním procesu TSMC, kdo podle vás bude vyhrávat?

3nm proces TSMC

3nm proces TSMC se označuje N3 a nepoužívá na rozdíl od technologie plánované konkurenčním Samsungem novou strukturu GAAFET (či také jiným označením MBCFET). Bude stále spoléhat na předchozí a potenciálně horší technologii FinFETů. Přesto, anebo možná právě proto, ale TSMC bude zřejmě před Samsungem napřed. Tomu se výroba zpozdí až do roku 2023, ne-li 2024, kdežto TSMC ji spustí v druhé polovině roku 2022.

Tip: TSMC odhalilo 3nm proces. Nemá tranzistory GAAFET, přesto o 32 % lepší výkon než 7nm

Podle TSMC přinese 3nm proces N3 navýšení výkonu čipů až o 10–15 %, nebo alternativně snížení spotřeby o 25 až 30 %, pokud porovnáváme proti jeho vlastnímu procesu N5. Proti 7nm procesu má být možné výkon vylepšit až o 32,5 %. Jako obvykle přinese nová technologie také zlepšení hustoty umožňující dostat na čip víc tranzistorů. Toto navýšení hustoty má být ale rozdílné pro různé typy obvodů. Logické obvody bude možné zmenšit až 1,7× (tj. Na 58 % plochy proti 5nm čipu), ale SRAM nebude zdaleka škálovat tak dobře, jen asi 1,2× (na 80 % plochy). A analogové obvody, u nichž to ale není překvapením, zlepší hustotu jen 1,1×.

DTZ24

Toto zhoršené škálování hustoty způsobí, že čipy na 5 nm budou často třeba o trošku větší, než by tvůrci rádi, a tím také dražší na výrobu. Dražší výroba u každé nové technologie byla již bez tohoto ovšem problém, takže jde jen o jednu z ingrediencí celkového zdražování a nic nového.

Galerie: 3nm, 4nm a 5nm proces TSMC

Zdroj: Nikkei Asia

Byl pro vás článek přínosný?