TSMC předbíhá Intel o generaci, odstartovalo masovou výrobu čipů na 7nm procesu

27
Wafery s čipy v polovodičové továrně

Nedávno se tu zase objevilo téma 10nm výrobního procesu Intelu a jeho zdá se přetrvávajících problémů. Pokud Intelu tak úplně nefandíte, tak budete nyní mít ještě víc důvodů ke škodolibosti. Tchajwanský zakázkový výrobce TSMC, který se na vlně mobilních čipů technologicky hodně pozvedl, nyní oficiálně oznámil, že začíná sériovou výrobu 7nm čipů. Tím je už asi neoddiskutovatelné, že se jeho výrobní technologie dostala před Intel, který naopak kvůli problémům na 10nm (a předtím mírněji na 14 nm) ztratil několikaletý náskok, který držel na 22nm poté, co jako první přinesl technologii HKMG a poté FinFETů.

U 10nm Intel tvrdí, že jeho 10nm technologie je (nebo bude, až se podaří na ni komerčně najet) podstatně pokročilejší než 10nm proces „foundry“ firem jako je TSMC a Samsung a parametry by skutečně asi měly být o něco dál. Ovšem 7nm technologie TSMC je už o plnou generaci dál, tudíž už bude minimálně srovnatelná, spíš ale a v mnohém asi i napřed. A jelikož jde na trh současě nebo dokonce dřív, může TSMC nyní zodpovědně tvrdit, že dřívějšího lídra polovodičové technologie předběhlo. Možná ale není až tak nutné dlít u srovnávání s Intelem, spuštění sériové výroby na 7nm procesu je každopádně výrazný milník sám o sobě.

Masová výroba (anglicky se používá termín „high volume production“, HVM) začala na první generaci 7nm procesu TSMC, která je nazvána CLN7FF. Podle výrobce už na ní čipy připravuje přes tucet firem s „desítkami“ jednotlivých návrhů. Mezi nimi by měla být Nvidia, pravděpodobně i AMD (tam už víme o 7nm čipu Vega 20 určeném pro výpočetní nasazení). Největším klientem ale asi bude opět Apple, od nějž se čipy s touto technologií pravděpodobně objeví nejdřív – očekává se, že budou v příštím refreshi telefonů Applu na podzim. 18 čipů už údajně prošlo tape-outem, což znamená, že mimo onen SoC od Applu už by se mohly do roka prodávat minimálně některé další. Typická doba mezi tape-outem a uvedením bývá totiž okolo 9–15 měsíců. Do konce roku by už mělo podle TSMC být tape-outů dokonce 50.

ARM procesor obsluhující čtečku otisků v MacBooku Pro (Zdroj: iFixit)
Jedním z prvních klientů 7nm procesu TSMC budou ARM čipy Applu (Zdroj: iFixit)

CLN7FF má dovolit zmenšení čipů až o 70 % proti 16nm procesu CLN16FF+ (který by měl být majoritně používanou variantou 16nm), spotřeba při stejném výkonu se může snížit až o 60 %, nebo se může frekvence čipu s identickou komplexitou zvýšit až o 30 % (ovšem pozor, všechna tato čísla jsou asi ideálními hodnotami, jak už to bývá). Srovnání s 10nm procesem (CLN10FF) firma přímo neuvádí, 10nm generace totiž nehrála tak výraznou úlohu jako 16nm proces. 7nm proces by proti 10nm „mezistupni“ měl dosahovat lepší spotřeby a také zvýšit hustotu tranzistorů, tato zlepšení by mohla být okolo 40 %.

5nm výroba po roce 2020

7nm proces TSMC v této první generaci ještě pro expozici používá standardní 193nm UV záření, jde tedy o optickou litografii a nikoliv zatím o EUV proces. Důsledkem je, že musí být použita drahá vícenásobná expozice (tří až čtyřnásobná). To komplikuje jak samotnou výrobu, tak přípravu na ní, masky pro čip vyžadují výrazně vyšší počáteční investici. Extrémní ultrafialové záření, které by počet masek zredukovalo, TSMC aplikuje až v druhé generaci, a to ještě jen pro některé vrstvy. Tato druhá generace procesu pojmenovaná CLN7FF+ by zřejmě měla jít do výroby o rok později, někdy v polovině roku 2019. O rok později v roce 2020 by zřejmě TSMC mělo již s EVU vyrábět na 5nm procesu CLN5, ovšem v tomto případě ještě jde asi jenom o start zkušební výroby, nikoliv o komerční/masovou produkci.

TSMC předbíhá Intel o generaci, odstartovalo masovou výrobu čipů na 7nm procesu
Ohodnoťte tento článek!
4.46 (89.14%) 35 hlas/ů

27 KOMENTÁŘE

  1. 7nm TSMC = 10nm Intel, tudiz bych se neradoval. Navic TSMC 7nm dokaze dostat jen do mobilnich SoC, profesionalni grafiky do vypocetni sfery by mely byt druhe v poradi a kdy bude dosatatecna vyteznost na masovou produkci hernich grafik zatim nikdo netusime.

    Ale ano, TSMC zda se je krok pred Intelem. Ovsem nic co by Intel nemohl dohnat, ikdyz zatim to na to nevypada.

    • Ale no tak, snáď im na to (opäť) všetci neskočia.

      Tak isto ako na 14nm hovorili že sú generáciu napred (respektíve 3 roky čo by znamenalo skôr 2 generácie) ale nakoniec bolo ZEN jadro o 10% menšie a grafiky mali densitu dokonca skoro dvojnásobnú… Takže nakoniec radšej prestali uvádzať plochu a počty tranzistorov pri svojich CPU.

      Tak isto to bude tu. Najprv plno keckov o tom že 7nm = 10nm a potom sa zistí že ZEN2 má na rovnakej ploche 2x viac jadier ako Icelake.

      • Kdo by měl komu na co skákat? Intel si svým procesem vyrábí hlavně své čipy, výroba pro jiné je okrajovou záležitostí.
        Že je jádro ZEN o 10 % menší, je jen váš pocit, protože záleží, co všechno počítáte do plochy jádra. Ve skutečnosti 8jádrový Ryzen (14nm) má plochu 192 mm2 a šestijádrový Coffee Lake má 149 mm2 včetně grafické části, kterou Ryzen nemá.
        Navíc Intel jasně říká, že ta jeho vylepšení 14nm procesu jdou cestou snižování hustoty tranzistorů kvůli jiným vlastnostem, které preferují. Ostatně, tuto informaci najdete i u 10nm procesu, kde ji demonstruje na velikosti SRAM buňky, kdy (sám sobě) nabízí 3 varianty návrhu. Buď variantu s maximální hustotou nebo variantu s maximální frekvencí nebo variantu s minimální spotřebou. A velikost se v rámci jednoho a téhož procesu liší o 41 %.
        AMD šla pravděpodobně cestou co největší hustoty, aby výsledný čip byl co nejlevnější. To se projevilo pak tím, že je limitována maximální frekvence, tak tím, že se ten čip vůbec nehodí pro mobilní použití. Intel si každý návrh dělá podle použití, proto dokáže z téhož procesu vyždímat jak vysoké frekvence, tak nízkou spotřebu. Hustota ho moc netrápí, protože si čipy vyrábí sám.

        • Dosť sa o tom píše takže niekto predsa len… 😀

          Nieje to môj pocit, https://www.techpowerup.com/img/17-02-07/bc3ce7afd1b4.jpg

          Coffe s grafikou na HD knižniciach a menej cache na jadro proti ZENu bez grafiky ale s veľkým uncore (IF). Áno, záleží na tom čo sa porovnáva a je zvláštne že máte pocit že tuto je to ok. Čo tak zobrať do úvahy Broadwell-e?

          Nieje frekvencia limitovaná skôr tým, že 14LPP je proces ktorý Samsung vyvinul pre mobily?

          A porovnanie SRAM bolo dobré v minulosti keď bola väčšina plochy procesora pamäť. Dnes sa SRAM zmenšila a zaberá podstatne menšiu časť teda má podstatne menší efekt.

          No a ešte upozornenie. Celá tá špekulácia o tom, že Intel používa HP knižnice a AMD HD dosť smrdí. Jedna vec je rozdiel v densite: 40% je pre Intel, ostatní ich majú menšie. Neexistuje aby sa nejaký proces dostal z jednej generácie pozadu na jednu generáciu popredu. Druhá vec sú frekvencie, to že je rozdiel medzi HP Intelu a HD Samsungu len 10%… Kde je potom HP Samsungu a HD Intelu?

          Pretože on je nejaký dôvod, prečo Intel nepoužil HD alebo LV knižnice na Xeony, Xeony Phi, Atomy a všetky ostatné čipy, ktorým stačí menej ako 4.3 GHz. Ušetrili by tým výrobné náklady a dokázali by vyrobiť 48-64 jadrové Xeony.

        • @Holecek..“..že se ten čip vůbec nehodí pro mobilní použití.“..a prave proto ma AMD 15-25W ULV CPU s podstatne lepsi grafikou nez Intel v dane oblasti a CPU stejnym vykonem. To je jasny dokaz, ze se na „mobilni pouziti nehodi“ mrk mrk 😉
          ps: chtelo by to mene fantazie a vice sledovat fakta 😉

    • Bohužel je to tak, Intel do výroby čipů moc neinvestuje, spíš jen udržuje. Je to vidět na výdajích do vývoje v této oblasti, prostě mají priority jinde, ale tím pádem je ostatní doženou a předeženou a tady už máme první vlaštovky. Prvně je Samsung sesadil z prvenství v počtu prodaných čipů a teď TSMC ve výrobním procesu – i když tady Intel spíš dorovnali, ale i to je obrovský progres (a u Intelu škoda)

      • Intel investuje hodně: https://www.cnews.cz/kolik-investuji-vyrobci-cipu-vyvoje-vyzkumu-intel-je-daleko-pred-vsemi-ostatnimi/
        Ale *údajně* mají problémy s vedením a snad prý s morálkou po velkém propouštění z roku 2016 – prý hodně těch lepších inženýrů odešlo, ztratilo motivaci, nebo také bylo přetaženo do jiných firem v Silicon Valley. Intel je prý teď pro talenty trošku neatraktivní. Ale pozor, jsou to šeptandy a něčí subjektivní názory, takže těžko říct, zda tyhle drbyy mají pravdu.

        • Ano, píšu, že investuje hodně, ale JINAM než do výroby a vývoje čipů (výrobních technologií). Vím to, protože dělám ve firmě, která jako jedena z mála na světě dodává přístroje do R&D labů, kde se ladí vývoj čipů. Třeba poměr výdajů na vývoj
          čipů: Samsung x Intel je tak 10 ku 1.
          Intel třeba hodně investoval do vývoje chytrých brýlí… a tam to nedopadlo. I to se do toho započítává. Já dobře vidím jen na výdaje do příprav nových technologií výroby čipů – příprava na nižší nm výrobu. Tam vidím a můžu porovnat Samsung, Intel Hynix, TSMC, GLFO, atd. a prostě Intel šel rapidně dolů s výdaji (pro nás s objednávkami). Přitom (jen za poslední rok) jsme jako firma šli nahoru skoro o 30%

          • Tak Intel toho v posledni dobe odeposal vic.. celou divizi „internet of things, pred tim prodal taky nejake SW baliky, atd..

      • Samsung ich predbehol v príjmoch, čo do počtu vyrobených čipov je väčšie aj AMD (GloFo).

        A tie investície vyzerajú tak, že TSMC investuje do 3nm továrne 20 miliárd. Na druhej strane Intel verí že na 7nm továreň (spustenú v rovnakom období ako spomenutá 3nm továreň) im bude stačiť len 7 miliárd. Už len z toho musí byť jasné že tá pokročilosť bude niekde inde.

        • „čo do počtu vyrobených čipov je väčšie aj AMD (GloFo). “
          — Uh, rozumněl jsem dobře, že AMD (nebo GloFo?) vyrábí víc čipů než Intel? O tom dost pochybuju, na jakém základě to tvrdíte?

          • pokud do toho počítáš i počet vyrobených kondenzátorů, pak je před Intelem i Tesla Pardubice …

          • GF vyrábí většinu svých produktů z 200mm waferů, to je 40nm a víc el odpadu, z 300mm wafrů na 14nm vyrábí jen fabrika 10 a tam ty počty nejsou nijak extrémní … ty Jojioo vidíš nějakou tabulku a onanuješ … děláš ze sebe blba …

          • když se podíváš na stejnou tabulku u 300mm waferů, z těch se samozřejmě vyrábí i paměťové čipy, vede jednoznačně Intel a ty Jojioo s tím nenaděláš vůbec nic … tey kromě obvyklých blábolů o tom, jak se co „pak“ ukáže …

          • 1) Tabuľka je prepočítaná na 200mm ekvivalenty.

            2) Pomer leading-edge a „elektroodpadu“ nad 40nm je zhruba rovnaký. Predstav si že Intel potrebuje vyrábať čipy, kde si nemôžu dovoliť degradáciu, a na to používajú staré vyladené procesy.

            Inak pozrel by som sa na tú tabuľku s 300mm wafermi, teda ak to nebol len pokus o vtip.

          • Azruko, já nemůžu za to, že v době letů na Mars není možné na cnews příspěvky editovat …

          • joijoo, psal jsi o počtu vyrobených procesorů a postuješ tabukly se spotřebou waferů … jak to souvisí? Můžeš koukat, jak chceš …

          • https://www.design-reuse.com/news_img16/20161216_1.gif

            Pro 2016 už byl Intel zase výš, ale musím uznat, že je to teda poměrně blízko.
            Jinak ovšem je otázka, o jakých procesech se bavíme, bylo by zajímavé porovnat třeba 14nm kapacitu, protože tu má GlobalFoundries jenom v jednom závodě.
            (Ad to, že má GloFo většinu v starých 200mm linkách, to taky není pravda, jak vidíte.)

            BTW s těma ostatníma firmama bych to úplně neproovnával (kromě TSMC), ty mají obrovskou kapacitu, ale na výrobu paměti.

  2. No rekl bych ze je to ve finale jedno kdo ma o kus lepsi proces. Fakt je, ze modernizace v segmentu zrychluje a mame funkcni konkurenci. A to nejen v procesorech ale snad i v pametech do budoucna. K tomu ssd misto hdd a mame solidni pokrok v odvetvi.

    • Otázka je, jestli ten zralej 10nm proces bude v druhé generaci (10nm+), nebo až třeba v třetí (10nm++), a jestli třeba už nebude třeba jen půl roku, rok před 5 nm od TSMC… Zatím bych čekal, že to zvládnou a třeba rok náskok tam mít budou, ale pozor na to, o tom procesu Itnelu se pořád objevujou ne úplně dobré zákulisní drby.
      Třeba jestli je tohle pravda (podotýkám že je to člověk co fandí Intelu, ne hater): https://twitter.com/TMFChipFool/status/987286420132958208 Samozřejmě že je to všechno neoficiální, Intel je o 10nm procesu dost zticha a jenom občas někde padne, že je „on track“, což se ale nezdá být moc pravdivé, vzhldem k tomu, že má zpoždění a to zpoždění se zdá se prodlužuje.