Теги → 16-нм
Быстрый переход

TSMC первой принесла в Китай массовое производство с нормами класса 10 нм

На торжественной церемонии 31 октября высшее руководство тайваньской компании TSMC в лице председателя Марка Лю (Mark Liu) и финансового директора Лоры Хо (Lora Ho), которая также является председателем производственного комплекса TSMC в Нанкине, формально ввело в строй новый полупроводниковый завод компании в Китае.

Завод TSMC Fab 16 в Нанкине (TSMC)

Завод TSMC Fab 16 в Нанкине (TSMC)

Завод под именем Fab 16 начал строиться в Нанкине в июле 2016 года. В сентябре 2017 года на предприятие начали завозить производственное оборудование. Первую продукцию предприятие начало выпускать в мае 2018 года, что произошло на полгода раньше запланированного. Запуск предприятия Fab 16 в строй, тем не менее, официально состоялся только сейчас, как и было намечено два с половиной года назад.

Следует подчеркнуть, что завод Fab 16 станет первым в Китае массовым производством с использованием технологических норм класса 10 нм. Это техпроцесс с нормами 16 нм и транзисторами FinFET. Техпроцесс с нормами 14 нм и транзисторами FinFET пытается внедрить в производство местная компания SMIC, но до массового производства на её линиях пройдёт ещё один год, если не больше. Компания TSMC к концу 2019 года будет ежемесячно выпускать с использованием 16-нм FinFET техпроцесса до 15 000 300-мм пластин с чипами, а до конца 2020 года мощность производства будет доведена до 20 000 пластин в месяц.

Благодаря усилиям TSMC китайские разработчики получат доступ к достаточно передовому техпроцессу у себя дома, что облегчит путь к современным решениям массе средних и небольших компаний-разработчиков. В TSMC, кстати, оценивают нынешний потенциал разработчиков из Китая на высоком уровне, не хуже мирового. Кроме того, выручка TSMC от деятельности в Китае неуклонно растёт и в третьем квартале 2018 года, например, составила 16 % от выручки компании во всём мире.

Пока компания TSMC не выказывает страданий от нарастающей торговой войны США и Китая. В то же время от сотрудничества с американскими партнёрами TSMC получает львиную долю выручки, которая сегодня доходит до 61 %. Если вдруг её заставят делать выбор между двумя странами, можно не сомневаться, что TSMC выберет сотрудничество с США. Будем надеяться, что до таких крайностей не дойдёт, ибо пострадают от этого обе стороны, а не одна.

Анонсирован мобильный процессор Huawei Kirin 960

Компания Huawei анонсировала новейший мобильный процессор Kirin 960, который должен будет заменить выпущенный в прошлом году чип Kirin 950. Как и предполагалось ранее, в состав новинки вошли четыре высокопроизводительных ядра ARM Cortex-A73 с частотой, способной достигать 2,4 ГГц, и четыре экономичных ядра ARM Cortex-A53 с максимальной частотой 1,8 ГГц. Новый процессор Huawei выпускается на мощностях TSMC с использованием 16-нм техпроцесса FinFET.

Ожидается, что данная «система на чипе» станет основой нового смартфона Huawei Mate 9. В предыдущей версии Kirin за графические возможности отвечала подсистема на базе архитектуры ARM Mali-T880 MP4, сейчас же ей на смену пришла новейшая графика Mali-G71 в восьмиядерной конфигурации (MP8). В сравнении с T880 MP4 новая графика потребляет на 20 % меньше энергии и в пересчёте на 1 квадратный миллиметр быстрее на 40 %. В абсолютном выражении новый графический процессор быстрее на 180 %.

Для выполнения вспомогательных задач в составе чипа имеется экономичный сопроцессор i6. Huawei Kirin 960 поддерживает интерфейс UFS 2.1 для подключения флеш-хранилища и способен работать с памятью LPDDR4. Кроме того, модернизации подверглась модемная часть: новый чип получил поддержку LTE Cat. 12/13, а значит, теперь теоретическая скорость скачивания данных может достигать внушительных 600 Мбит/с, а скорость обратного потока — 150 Мбит/с. Есть нововведения и в области надёжности хранения данных: Kirin 960 получил встроенный сопроцессор безопасности и поддержку технологии Qualcomm Secure Execution Environment.

Новая статья: Обзор накопителя Intel SSD 540s: теперь без Intel

Данные берутся из публикации Обзор накопителя Intel SSD 540s: теперь без Intel

Флагман NVIDIA будет продемонстрирован на GTC 2016

Информации во всемирной Сети о новом поколении графических карт NVIDIA ходит, пожалуй, меньше, нежели о решениях её главного конкурента, Radeon Technologies Group, которая в последнее время активно работает со средствами массовой информации. Тем не менее существуют и довольно активно ходят слухи о том, что флагман семейства Pascal будет выпущен в июне этого года, а продемонстрирован публике в работе — на конференции GTC (GPU Technology Conference), которая пройдёт с 4 по 7 апреля этого года. Как сообщают источники слухов, демонстрация состоится 5 апреля.

Все планы NVIDIA, касающиеся выступлений на GTC, помечены кодом вида X6###, где X — одна или две буквы, цифра 6 постоянна, а ### — меняющееся число. Речь на открытии GTС (opening keynote), которую произнесёт глава NVIDIA Дженсен Хуанг (Jen-Hsun Huang), помечена кодом 699. Не так давно, три недели назад, в базе данных Zauba были замечены четыре различных варианта карт Pascal со следующими серийными номерами:

  • 699-2H403-0201-500
  • 699-1G411-0000-000
  • 699-1H400-0000-100
  • 699-12914-0071-100

Связано ли это как-то с кодами, принятыми на GTC, мы не знаем. Не знают и источники слухов. Вполне возможно, что это не простое совпадение и речь идёт о демонстрации различных моделей Pascal. Сама конференция обещает быть очень интересной: на ней компания впервые покажет графическую архитектуру нового поколения в действии. Напомним, на CES 2016, демонстрируя прототип автомобильного компьютера Drive PX2, NVIDIA установила на него чипы Maxwell, но не Pascal, как ожидалось. Из этого многие сделали выводы, что компания испытывает трудности с массовым производством новых чипов.

У Pascal много достоинств. К сожалению, пока только на бумаге

У Pascal много достоинств. К сожалению, пока только на бумаге

Что касается появления Pascal на рынке, то наши коллеги с ресурса sweclockers.com считают, что первые графические карты NVIDIA на базе новой архитектуры будут анонсированы на выставке Computex 2016, о чём мы сообщали ранее. Эта презентация будет посвящена, главным образом, мобильным решениям для игровых ноутбуков. Ни слова о том, когда мы увидим настольные решения Pascal, источники не говорят. Существует версия, что компания столкнулась с некими трудностями в адаптации Pascal к техпроцесссу TSMC 16-нм FinFET. Это предположение хорошо согласуется с планами запуска первыми именно мобильных, более простых чипов. По всей видимости, настольных Pascal мы не увидим ранее третьего или даже четвёртого квартала этого года. А пока остаётся лишь напомнить, что всё вышенаписанное следует воспринимать с известной долей скептицизма и ждать поступления новой, более точной информации.

AMD продолжит пользоваться услугами GlobalFoundries и TSMC

Advanced Micro Devices традиционно пользовалась услугами GlobalFoundries и Taiwan Semiconductor Manufacturing Co. для производства своих микросхем. В обозримом будущем компания продолжит работать с обоими контрактными производителями, однако значение взаимодействия с GlobalFoundries будет расти.

Исторически сложилось так, что GlobalFoundries производила для AMD центральные процессоры (central processing units, CPUs) и мощные гибридные процессоры (accelerated processing units, APUs), а TSMC занималась изготовлением графических чипов и недорогих APU. Подобное разделение было логичным, поскольку GlobalFoundries использовала специализированные технологические процессы для изготовления CPU и APU для AMD. В то же время, команда инженеров-проектировщиков GPU из ATI Technologies имела длительный опыт работы с TSMC.

В последние годы ситуация стала меняться. Системы на кристалле (system-on-chips, SoCs) для игровых консолей Microsoft Xbox One и Sony PlayStation 4 производятся как TSMC, так и GlobalFoundries. Часть заказов на графические процессоры (graphics processing units, GPUs) также перешла компании GlobalFoundries.

Обработанная TSMC 300-мм кремниевая подложка

Обработанная TSMC 300-мм кремниевая подложка

Это не означает, что GlobalFoundries может получить все заказы AMD: разработчик микросхем продолжит пользоваться услугами обоих партнёров. В следующем году Advanced Micro Devices будет продавать различные микросхемы, произведённые по 14-нм технологии (14LPP) GlobalFoundries/Samsung, а также 16-нм процессу TSMC (CLN16FF+). Как 14LPP, так и CLN16FF+ используют транзисторы с вертикально расположенным затвором (fin-shaped field-effect transistor, FinFET).

«Исторически мы использовали как TSMC, так и GlobalFoundries, и мы продолжим работать с обоими производителями», — сказала Лиза Су (Lisa Su), исполнительный директор AMD, на ежегодной конференции по технологиям, медиа и телекоммуникациям инвестиционного банка Credit Suisse. «Мы используем 16-нм и 14-нм технологии TSMC и GF [для новых продуктов]. Мы очень довольны результатом у обоих контрактных производителей микросхем».

Микросхема AMD

Микросхема AMD

Одним из конкурентных преимуществ TSMC перед практически всеми контрактными производителями чипов — помимо возможностей производства интегральных схем в гигантских объёмах — является колоссальный опыт в изготовлении микросхем огромного размера. Компания отлично справилась с производством таких гигантов, как AMD Fiji (площадь ядра 596 мм², 8,9 млрд транзисторов на 28 нм), NVIDIA GM200 (площадь ядра 601 мм², 8 млрд транзисторов на 28 нм) и Oracle SPARC M7 (площадь ядра неизвестна, более 10 млрд транзисторов на 20 нм). Кроме того, TSMC предлагает услуги по упаковке и тестированию микросхем, чего не предлагают другие контрактные производители.

Хотя TSMC — неоспоримый лидер рынка контрактного производства чипов, услуги компании обходятся дороже, чем услуги конкурентов. Последнее особенно заметно в случае с новейшими и наиболее продвинутыми технологическими процессами. Именно поэтому многие компании стараются размещать заказы у GlobalFoundries и Samsung Foundry в дополнение к TSMC.

Обработанные GlobalFoundries 300-мм кремниевые подложки

Обработанные GlobalFoundries 300-мм кремниевые подложки

Очень конкурентоспособные цены GlobalFoundries, а также предполагаемый рост продаж микропроцессоров AMD в конце 2016 и в 2017 году, будут означать, что роль GF в бизнесе AMD будет расти.

«Я бы сказала, что наши отношения с GlobalFoundries крепки и будут становиться крепче», — сказала госпожа Су.

Учитывая тот факт, что GlobalFoundries, судя по неофициальным данным, будет эксклюзивным производителем процессоров Summit Ridge и Raven Ridge на базе микроархитектуры Zen, компания станет крайне важным партнёром для AMD. По сути, от способности GF обеспечить высокий выход годных кристаллов и высокую тактовую частоту вышеупомянутых микросхем во многом зависит конкурентоспособность AMD. Неудивительно, что значение GlobalFoundries для AMD вырастет в ближайший год.

Появились первые сведения о модельном ряде процессоров NVIDIA Pascal

Популярный немецкий ресурс 3DCenter опубликовал любопытную информацию, которая, несмотря на статус неофициальной, может представлять определённый интерес. В последней версии драйверов NVIDIA энтузиасты обнаружили новые данные, которые могут указывать на названия нового модельного ряда графических процессоров, базирующихся на микроархитектуре Pascal. Напомним, ранее в драйверах NVIDIA уже были замечены следы поддержки Pascal и Volta. Согласно новым данным, всего найдено шесть наименований, из чего можно сделать вывод, что NVIDIA планирует заместить всю линейку Maxwell в течение определённого временного периода. Итак, вот что обнаружили наши немецкие коллеги:

  • GP100: флагман семейства, 17 миллиардов транзисторов, 16 Гбайт HBM2, техпроцесс TSMC 16FF+;
  • GP102: нет данных; предположительно —  аналог GeForce GTX 980 Ti в сравнении с TITAN X;
  • GP104: высокопроизводительный процессор второго эшелона, замена GM204;
  • GP106: производительный процессор третьего эшелона, замена GM206;
  • GP107: массовый процессор, замена GM107;
  • GP108: процессор начального уровня, замена GM108;
  • GV100: архитектура Volta; скорее всего, замена GP100, до 64 Гбайт памяти, вероятен 10-нм техпроцесс.
Основные особенности архитектуры GP100

Основные особенности архитектуры GP100

Наибольший интерес представляет, пожалуй, чип GP102, про который не известно практически ничего. Вполне возможно, что это может быть некая усечённая версия GP100, но усечённая в чём? Вариантов не так много: либо в количестве функциональных блоков: процессоров CUDA и текстурных модулей, либо в вычислительных возможностях в режиме двойной точности. Можно также предположить, что данный вариант рассчитан на использование памяти GDDR5X вместо HBM2, ведь она также обладает высокой пропускной способностью, достаточной даже для игровой карты высшего класса, рассчитанной на разрешение 3840 × 2160. Точный ответ на этот вопрос даст лишь время. Напомним, что приведённые сведения пока следует относить к категории слухов и предположений и относиться к ним с достаточной долей скептицизма.

Прогнозы NVIDIA в области роста производительности графических процессоров

Прогнозы NVIDIA в области роста производительности графических процессоров

Остальные наименования не вызывают удивления и выглядят довольно логично: практически каждый процессор Maxwell получает соответствующую ему по ценовому диапазону (но не по производительности) замену в виде чипа Pascal. Относительно флагмана в лице GP100 существует ещё одно предположение: количество транзисторов, входящих в его состав, вдвое превышает таковое у GM200. С поправкой на более тонкий техпроцесс можно предположить площадь кристалла в районе 520‒550 квадратных миллиметров. В этом пространстве можно разместить приблизительно 5‒6 тысяч ядер CUDA. С учётом прочих архитектурных оптимизаций следует ожидать прироста производительности порядка 60‒80 %, что сделает новое решение NVIDIA первой в мире однопроцессорной графической картой, способной обеспечивать не менее 60 кадров в секунду в разрешении 3840 × 2160 даже в самых современных играх.

Производительность NVIDIA Pascal в режиме FP64 превысит 4 терафлопса

Уже прошедшая Supercomputing Conference ’15 продолжает служить источником весьма интересной информации. На этот раз речь пойдёт об одном из самых амбициозных проектов NVIDIA — архитектуре Pascal и процессорах на её основе. Мы намеренно опускаем эпитет «графический», поскольку видеокарты на базе Pascal, конечно, будут выпущены, но станут лишь побочной ветвью, а основной целью NVIDIA является доминирование на рынке супервычислений (HPC), и с учётом этой цели Pascal и разрабатывается. Кроме того, компания поделилась информацией и о будущем наследнике Pascal, проекте Volta.

Уже известно, что процессоры Pascal будут выпускаться с использованием 16-нм технологических норм, и на SC15 NVIDIA подтвердила использование техпроцесса 16-нм FinFET+. О том, на какой именно фабрике будут производиться новые чипы, компания умолчала, но имя главного контрактного поставщика было названо — TSMC. Неудивительно, ведь первые образцы процессора GP100 были получены именно c помощью вышеупомянутого техпроцесса TSMC. Поэтому не исключен сценарий, в котором мы увидим анонс Pascal уже в первой половине 2016 года. Таким образом, ранние предсказания о том, что выпуском Pascal может заняться и Samsung, не оправдались.

Плотность упаковки транзисторов, как мы уже знаем, удвоена в сравнении с Maxwell GM200, так что Pascal будет состоять из примерно 16 ‒ 17 миллиардов активных элементов. В сравнении с технологией 20SoC, техпроцесс 16FF+ может обеспечить до 40 % прироста производительности и до 60 % выигрыша в уровне энергопотребления, что для таких монстров, как GP100, является очень важным фактором. Итак, пока мы знаем о GP100 следующие факты:

  • Поддержка возможностей DirectX 12 уровня 12_1 или выше;
  • Наследник GM200, будет использован в новых флагманских моделях видеокарт;
  • Производится с использованием техпроцесса TSMC 16-нм FinFET+;
  • Состоит из 16 ‒ 17 миллиардов транзисторов;
  • Впервые получен в кремнии ещё в июне 2015 года;
  • Получит 4 сборки HBM2 4-Hi, объём памяти — 16 Гбайт в потребительской версии, 32 Гбайт в профессиональном варианте;
  • Ширина интерфейса памяти 4096 бит;
  • Получит высокоскоростную шину NVLink;
  • Будет поддерживать вычислительные нагрузки смешанного характера: FP16, 32 и 64;
  • Производительность в режиме FP16 вдвое выше, нежели в режиме FP32, полноценная поддержка FP64;
  • Производительность в режиме FP64 свыше 4 терафлопс (см. вышеприведённую диаграмму);
  • Производительность в режиме FP32 свыше 10 терафлопс.

А в следующем поколении процессоров под кодовым названием Volta NVIDIA планирует достичь цифр в районе 7 терафлопс, что очень впечатляет: новейший 14-нм ускоритель Intel Knight’s Landing развивает в режиме FP64 лишь несколько более 3 терафлопс, а самый мощный на сегодня двухпроцессорный ускоритель NVIDIA Tesla K80 — всего 2,91 терафлопса, да и то в турборежиме.

Volta послужит основой для нового поколения сверхмощных суперкомпьютеров, таких, как Summit Supercomputer (Oak Ridge National Laboratory) и Sierra Supercomputer (Lawrence Livermore National Laboratory). Оба проекта рассчитываются на пиковую производительность более 100 петафлопс и будут включать в себя несколько тысяч узлов производительностью более 40 терафлопс каждый.

Несомненно, процессорам Pascal нужна по-настоящему быстрая шина для обмена данными между собой в многочисленных узлах суперкомпьютера или вычислительного кластера. Такую шину GP100 действительно получит. Первое поколение NVLink будет обладать пропускной способностью 80 Гбайт/с, в будущих реализациях NVIDIA надеется увеличить этот показатель до 200 Гбайт/с. Неплохое добавление к уже имеющимся 1 Тбайт/с в случае обмена данным с памятью HBM2. В NVLink будет воплощена концепция унифицированной виртуальной памяти (UVM) с произвольной адресацией. Поскольку пропускная способность NVLink в 5 ‒ 12 раз превысит аналогичный показатель PCI Express, реализация UVM не станет узким местом.

Даже в случае с обычными мощными видеокартами проблема энергопотребления и тепловыделения стоит довольно остро. Но для разработчиков суперкомпьютеров она, наверняка, является одной из тем ночных кошмаров. Быстрая память таким системам просто необходима, но HBM2 в Pascal и Volta при пропускной способности 1,2 Тбайт/с добавляет целых 60 ватт к энергопакету процессора. Даже HBM1, использующаяся в AMD Fiji, и то добавляет 25 ватт к потреблению ядра. В дальнейшем планируется достичь скоростей в районе 2 Тбайт/с, и тут-то и начинается ужас: пропускная способность HBM2 на уровне 2,5 Тбайт/с обойдётся в 120 ватт на процессор, а при повышении ПСП до 3 Тбайт/с этот показатель увеличится до 160 ватт. Умножьте это на количество процессоров в узле и на количество узлов в суперкомпьютере — и будет понятно, какую цену приходится платить за высокую производительность подсистемы памяти.

В ближней перспективе это приемлемо, поскольку HBM2 является на сегодня оптимальным типом памяти для решений такого рода. Но к 2020 году, с появлением новых, ещё более производительных процессорных архитектур, кризис энергопотребления многослойной памяти может обостриться до предела. NVIDIA это понимает, поэтому, по всей видимости, уже ведёт исследования в области создания новой, высокопроизводительной, но при этом экономичной архитектуры памяти. Какой она будет, сейчас сказать крайне сложно. Даже в общих чертах неясно, как сохранить скорости в районе единиц или даже десятков терабайт в секунду и удержать при этом уровень энергопотребления в мало-мальски приемлемых рамках.

Итак, новая архитектура Pascal и первый процессор на её основе, GP100, появится в 2016 году, что официально подтверждено NVIDIA. Насчёт первой половины года заявлений нет, но с учётом всех вышеперечисленных факторов вероятность раннего анонса Pascal довольно высока. Компания также заявила о поддержке широкого спектра платформ — x86, ARM и IBM Power. Для рынка HPC будут выпущены модули Pascal с поддержкой NVLink, в то время, как классические графические карты и серверные ускорители сохранят привычный форм-фактор PCI Express c пропускной способностью до 16 Гбайт/с. Посмотрим, каков будет ответ AMD: её новая «тяжёлая артиллерия» под кодовым названием Arctic Islands, базирующаяся на техпроцессе Global Foundries 14FF и новой версии архитектуры GCN, обещает стать серьёзным соперником Pascal.

Micron может начать выпуск 16-нм оперативной памяти в конце 2016 года

Micron Technology, третий по величине в мире производитель компьютерной памяти, задержался с началом производства динамической памяти с произвольным доступом (dynamic random access memory, DRAM) по технологии 20 нм. Это оказало негативный эффект на рентабельность компании и снизило её конкурентоспособность. Тем не менее, сегодня Micron успешно наращивает выпуск 20-нм и может начать использовать 16-нм технологию к концу следующего календарного года.

Micron Technology начала пробное производство DRAM по технологическом процессу 20 нм в четвёртом квартале 2014 года и начала коммерческие поставки соответствующей памяти в середине 2015. Главный конкурент, компания Samsung Electronics — крупнейший в мире производитель DRAM — начала массовое производство DRAM, используя процесс изготовления 20 нм в марте 2014 года, и сумела быстро увеличить производство, используя новую технологии. Использование тонкого техпроцесса снизило себестоимость памяти, что помогло Samsung несколько снизить энергопотребление памяти, предложить клиентам конкурентоспособные цены и в то же время остаться прибыльной. Как следствие, Micron оказалась не в лучшем положении в этом году. Однако, в случае со следующим поколением технологических процессов для изготовления DRAM очень многое может измениться.

DDR4 память Micron

DDR4 память Micron

Micron планирует закончить подготовку к производству компьютерной памяти по технологии 16 нм к концу текущего финансового года, который завершается в начале сентября. Таким образом, компания сможет начать массовое производство 16-нм DRAM уже в четвёртом квартале календарного 2016.

«Мы хотим подготовить производственные мощности [для изготовления 16-нм памяти] к концу финансового года», — сказал Эрни Мэддок (Ernin Maddock), финансовый директор и вице-президент Micron, на конференции UBS Global Technology Brokers Conference. «Как быстро мы начнём использование этой технологии будет зависеть от развития ситуации на рынке в указанный период времени. Таким образом, на основе всего, что мы видим сейчас, мы будем достаточно агрессивны в развертывании использования 16-нм технологии; примерно, как мы вели себя с 20-нм технологией».

Планы разных производителей по внедрению новых технологических процессов для изготовления DRAM. Данные TechInsights

Планы разных производителей по внедрению новых технологических процессов для изготовления DRAM. Данные TechInsights

Производственный процесс 16 нм является первой технологией, совместно разработанной инженерами Micron из США и Японии. Затраты на проектирование данного техпроцесса выше, чем расходы на создание технологий предыдущих поколений. В апреле этого года Micron заявила, что первые образцы 16-нм микросхем памяти начали производиться на бывшей фабрике Elpida около Хиросимы (Япония). Micron возлагает большие надежды на 16-нм нормы изготовления и надеется, что её технология будет более прогрессивной, чем у Samsung.

«Если вы посмотрите на некоторые из ранних образцов [10 нм класса чипов DRAM] Samsung, вы заметите, что архитектурные изменения, которые они внедрили, не обеспечивают снижения размера ядра или увеличения плотности записи, подобных тем, что мы видели при переходе с 30-нм на 25-нм техпроцесс», — сказал Марк Дюркан (Mark Durcan), исполнительный директор Micron, в ходе одной из недавних телеконференций с инвесторами и финансовыми аналитиками. «Мы вполне ожидаем, что закроем [технологический] разрыв с Samsung при переходе на 16 нм».

К сожалению, ни Micron, ни Samsung не раскрывают подробностей о своих техпроцессов класса 10 нм (ранее поколение этих технологий обозначается как 1X nm). Считается, что первый технологический процесс Samsung в данном классе будет иметь расстояние между идентичными элементами в массиве (т.н. half pitch) в 18 нм. Компания Micron планирует быть более агрессивной и намеревается освоить сразу технологию 16 нм. Более тонкий технологический процесс позволит Micron производить микросхемы меньшего размера, что особенно важно при переходе на DDR4, а также чипы ёмкостью 8 Гбит и выше.

Особенности новых технологических процессов для изготовления DRAM. Данные TechInsights

Особенности новых технологических процессов для изготовления DRAM. Данные TechInsights

Производители DRAM считают, что дальнейшее увеличение ёмкости микросхем памяти потребует перехода на структуру ячейки 4F² (со структуры 6F², которая используется сейчас). Подобное строение ячейки потребует использования новой архитектуры транзисторов, что означает дополнительные сложности для производителей памяти. Аналитики из TechInsights полагают, что переход на ячейки 4F² и новые типы транзисторов будут происходить одновременно с переходом на технологические процессы класса 10 нм.

Будут ли Micron и Samsung переходить на ячейки 4F² уже с первым поколением 10-нм технологий неизвестно, но, судя по всему, производители DRAM станут более агрессивными с внедрением новых норм производства памяти в ближайшие годы вследствие обострившейся конкуренции и необходимости снижать производственные расходы.

Графические процессоры NVIDIA Pascal будут производиться на мощностях TSMC

Как стало известно, следующее за Maxwell поколение графических процессоров NVIDIA под кодовым именем Pascal будет производиться на мощностях TSMC с использованием 16-нанометрового техпроцесса FinFET+. Ранее считался возможным сценарий с 14-нанометровым техпроцессом Samsung, но контракт всё же был выигран Taiwan Semiconductor Manufacturing Company. Новая архитектура NVIDIA должна увидеть свет в 2016 году. В ней будут реализован ряд новых технологий, таких как HBM2, NVLink и Mixed Precision. Причины, по которым производителем Pascal станет TSMC, неясны.

Главные новшества Pascal

Главные новшества Pascal

Ранее существовала вероятность использования обоих техпроцессов: TSMC 16-нм FinFET и Samsung 14-нм FinFET, тем более, что последний уже активно используется в производстве; это подтверждает демонстрация нового мобильного процессора Apple A9. Тем не менее, NVIDIA сделала выбор исключительно в пользу TSMC. Не исключено, что одной из причин является тот факт, что ранние, но работоспособные образцы процессора GP100 уже существуют в кремнии и выпущены они именно с использованием технологий TSMC. Также зарубежные обозреватели называют в числе причин провала Samsung недостаток опыта в сфере производства графических процессоров.

NVIDIA собирается всерьёз вернуться на рынок HPC

NVIDIA собирается всерьёз вернуться на рынок HPC

Столь раннее появление прототипов GP100 позволяет надеяться на анонс новой графической архитектуры уже во втором квартале следующего года. Благодаря более тонкому техпроцессу плотность упаковки транзисторов в новом чипе существенно увеличится — называются цифры в районе 17 или 18 миллиардов транзисторов. На этом фоне даже GM200 с его 8 миллиардами транзисторов выглядит скромно. Флагман новой линейки графических карт NVIDIA в однопроцессорной версии получит 16 гигабайт многослойной памяти HBM2 с пропускной способностью в районе 1 Тбайт/с, что вдвое превышает показатели HBM первого поколения, используемого в процессорах AMD Fiji. На конференции GTC, которая пройдёт в Японии 18 сентября, NVIDIA предоставит больше информации о грядущем поколении графических процессоров.

TSMC начала массовое производство чипов с использованием техпроцесса 16-нм FinFET

Крупнейший в мире контрактный производитель микроэлектроники, компания TSMC объявила о начале массового производства микросхем с использованием 16-нанометрового техпроцесса FinFET. Данный техпроцесс представляет существенный интерес для ПК-энтузиастов хотя бы потому, что его версия 16FF+ будет использоваться при производстве новых графических процессоров NVIDIA. Но первые партии 16-нанометровых чипов, судя по всему, получит Apple.

Сроки начала массового производства не удивляют. Ещё несколько месяцев назад ожидалось, что коммерческое применение технологии 16-нм FinFET начнется в третьем квартале текущего года. Что касается графических процессоров, то TSMC и NVIDIA подтвердили, что новое поколение чипов под кодовым названием Pascal действительно будет производиться с использованием технологии 16FF+ на мощностях TSMC. Это одна из самых сложных микросхем в мире — по имеющимся данным, она будет включать в себя 17 миллиардов транзисторов.

Опытный образец NVIDIA Pascal

Опытный образец NVIDIA Pascal

Новый техпроцесс TSMC, судя по всем признакам, достиг зрелости. Более 60 проектов сложных чипов, ориентированных на его использование, в настоящее время разрабатываются такими компаниями, как Avago, Freescale, LG, MediaTek, Renesas, Xilinx и уже упомянутой выше NVIDIA. Пока не известно, присоединилась ли к этому списку AMD. Напомним, техпроцесс TSMC 16FF+ позволяет добиться 65 % прироста по скорости, двукратного увеличения плотности, либо на 70 % меньшего уровня энергопотребления по сравнению с техпроцессом 28HPM. При этом технология 16FF+ предполагает использование технологии BEOL (межблочные соединения, контакты и диэлектрики), разработанной в рамках техпроцесса 20SoC.

TSMC: коммерческое производство 10-нм чипов начнётся в четвертом квартале 2016 года

Крупнейший контрактный производитель микроэлектроники на планете, компания TSMC опубликовала заявление, в котором отрицается возможность задержек как опытного, так и массового производства чипов с использованием 10-нанометрового техпроцесса. Компания намеревается начать коммерческое производство таких микросхем ближе к концу следующего года, а значит, клиенты получают первые 10-нанометровые микросхемы уже в первом квартале 2017 года.

Необходимо отметить, что начало производства не означает автоматически начала массовых поставок. Производственный цикл сложного микрочипа, создаваемого с использованием техпроцесса 10-нм FinFET, занимает более 100 дней, начиная от голой кремниевой подложки и заканчивая поставкой готового изделия. А значит, клиенты TSMC, рассчитывающие на новый техпроцесс, действительно смогут получить свои первые заказы не ранее первого квартала 2017 года. По-настоящему масштабное производство с использованием нового техпроцесса начнётся лишь в конце первого квартала или даже начале второго квартала 2017 года.

TSMC также раскрыла различные целевые характеристики техпроцесса 10-нм FinFET (CLN10FF) для различных случаев, а значит, окончательной версии этих характеристик ещё не существует. В настоящее время TSMC считает, что техпроцесс CLN10FF позволит увеличить плотность расположения транзисторов на 110–120 % в сравнении с процессом CLN16FF+, на 15 % увеличить частотный потенциал при неизменном уровне энергопотребления, либо снизить последний параметр на 35 % при неизменной частоте и сложности. Ранее TSMC придерживалась более оптимистичных прогнозов, в частности, речь шла о 20 % прироста в частотном потенциале и 40 % снижении уровня энергопотребления.

При проектировании 10-нанометрового техпроцесса TSMC сконцентрировала основные усилия на повышении плотности размещения транзисторов, что должно снизить стоимость новых изделий в пересчёте на транзистор. Применяемый в настоящее время 16-нанометровый техпроцесс TSMC использует BEOL (back-end-of-line, межблочные соединения, контакты и диэлектрики), изначально разработанные для 20-нанометрового техпроцесса, а значит, производимые с его использованием чипы имеют те же габариты, что и полностью использующие 20-нанометровые технологические нормы. В итоге, для многих разработчиков, не располагающих собственными производственными мощностями, 16-нанометровые технологии TSMC слишком дороги в пересчете «на транзистор», в том числе и из-за использования FinFET.

Надо сказать, что преимущества 10-нанометрового техпроцесса TSMC в сравнении с 16-нм FinFET (CLN16FF) выглядят не слишком впечатляюще. Более того, новая версия 16-нанометрового техпроцесса, CLN16FF+, способна обеспечить те же преимущества — порядка 15 % выигрыша в тактовой частоте или до 30 % снижения уровня энергопотребления.

AMD официально отменяет 20-нм микросхемы и списывает $33 млн

Advanced Micro Devices на этой неделе официально подтвердила, что не будет производить ни одну из запланированных микросхем по 20-нм технологическом процессу Taiwan Semiconductor Manufacturing Co. Вместо этого компания сосредоточится на разработке и проектировании своих микропроцессоров, которые будут изготовляться с использованием различных технологий с трёхмерными FinFET транзисторами. В результате отмены компания списала $33 млн.

AMD официально анонсировала только две системы на чипе, которые должны были изготавливаться с применением технологического процесса 20 нм на TSMC: Amur (на базе ядер ARM Cortex-A57) и Nolan (на базе x86 ядер Puma+). Обе микросхемы принадлежали к семейству Skybridge, были поконтактно совместимы и включали в себя идентичные блоки (одинаковые графическое ядро, контроллер памяти, интерфейсы ввода/вывода и т.д.) и функциональность. Обе системы на чипе разрабатывались в первую очередь для планшетов и недорогих ноутбуков. Поскольку конкурировать с Intel на рынке x86-микропроцессоров для планшетов не представляется возможным, сначала компания, по слухам, отменила выпуск Nolan, а затем исполнительный директор AMD намекнула, что ни один 20-нм чип компании в производство не пойдёт.

AMD Skybridge

AMD Skybridge

«В последние шесть или семь месяцев мы заново посмотрели на [запланированные] продукты и определили, какие из них обеспечат окупаемость вложений, поскольку будут иметь сильные позиции на рынке, а какие нет», — сказала Лиза Су на недавней встрече с финансовыми аналитиками. «В прошлом я говорила о технологическом процессе 20 нм и некоторых наших разработках на его базе. Мы начали проектировать [микросхемы], мы испытали некоторые чипы, но эти продукты, вероятно, не пойдут в производство, поскольку мы считаем, что микросхемы с FinFET будут иметь гораздо лучшие позиции на рынке».

В сообщении для инвесторов ранее на этой неделе AMD заявила, что ей придётся одноразово списать $33 млн, ушедшие на проектирование и производство опытных образцов 20-нм микросхем. Компания пояснила, что отмена выпуска новинок связана с концентрацией ресурсов на создании интегральных схем с FinFET-транзисторами.

Микросхема AMD

Микросхема AMD

Один из представителей компании намекнул в разговоре с журналистами, что AMD планировала производить ряд чипов по технологии TSMC CLN20SOC, некоторые из которых никогда не объявлялись официально. Какие-то из этих микросхем (вероятно, те, чья разработка началась недавно и не дошла до стадии проектирования) будут произведены по одному из FinFET-техпроцессов в будущем. Тем не менее, Amur и Nolan ни в каком виде произведены не будут.

«Мы решили взять продукт, который планировалось производить по 20 нм и произвести его по FinFET-техпроцессу вместо этого», — сказал Дрю Прейри, пресс-секретарь AMD по корпоративным связям. Представитель компании добавил, что компания не раскрывала кодовых имён всех процессоров, которые планировалось изготовлять по CLN20SOC.

AMD не сообщает, когда она планирует представить первые продукты, выпущенные с использованием норм 14 нм FinFET на GlobalFoundries или 16 нм FinFET на TSMC. По неофициальным данным, это случится во второй половине 2016 года.

Следует понимать, что прямо сейчас отмена выпуска Amur и Nolan означает, что у AMD не будет ничего нового для недорогих планшетов под управлением Microsoft Windows 10 этой осенью. Устаревшие экономичные гибридные процессоры Mullins вряд ли смогут конкурировать с новейшими процессорами Intel и других разработчиков.

Официальные планы AMD по выпуску процессоров

Официальные планы AMD по выпуску процессоров

TSMC разрабатывала свой 20-нм технологический процесс исключительно для мобильных систем на чипе. Судя по всему, в библиотеках элементов для CLN20SOC отсутствует ряд блоков, что делает его малопригодными для сколько-то сложных микросхем с нестандартными x86-ядрами. Кроме того, ряд особенностей делают данный технологический процесс не лучшим выбором даже для экономичных графических чипов. Как следствие, AMD не будет использовать CLN20SOC вообще, тогда как NVIDIA задействует его исключительно для Tegra X1.

Хотя решение AMD отказаться от выпуска посредственных продуктов выглядит логично, не совсем понятно, как компания планирует сохранить уровень дохода без выпуска новых микросхем.

Xilinx начала опытное производство первых SoC с использованием технологии 16-нм FinFET+

Компания Xilinx, ведущий разработчик программируемой логики (FPGA) и систем на чипе специального назначения, заявила о начале опытного производства первых в мире чипов SoC, выполненных с использованием техпроцесса TSMC 16-нм FinFET+. Данное решение предназначено для использования в беспилотных транспортных средствах, индустриальном секторе «Интернета вещей» и беспроводных системах 5G.

Новый чип Zynq UltraScale+ включает в себя четыре ядра ARM Cortex-A53, два ядра реального времени ARM Cortex-R5 и графическое ядро ARM Mali-400, а также многочисленные периферийные устройства, включая средства безопасности и продвинутого управления питанием. Кроме того, в устройстве, разумеется, присутствует программируемая матрица UltraScale, а также память на чипе UltraRAM.

 

Процессор Zynq UltraScale+ имеет широкий спектр применений, включая системы машинного зрения (например, в «помощниках водителя» или интеллектуальных системах видеонаблюдения). Благодаря сочетанию обычных вычислительных и графических ядер Zynq UltraScale+ може не только анализировать данные, но и принимать решения, выдавая управляющие сигналы на исполнительные устройства. Из-за повышенной производительности этот комплексный чип также подходит под требования, предъявляемые беспроводными технологиями следующего поколения (5G). Компания заявляет, что новый чип предоставляет разработчикам мощную и расширяемую программную платформу с хорошим заделом на будущее.

Термин tape-out (опытное производство) означает, что разработчики получат первые партии Zynq UltraScale+ уже через несколько месяцев. Массовое производство новинки, использующей самый продвинутый техпроцесс TSMC из существующих, начнётся примерно в середине 2016 года.

NVIDIA готовится начать опытное производство первого GPU на базе Pascal

Корпорация NVIDIA, по некоторым данным, завершила разработку и проектирование своего высокопроизводительного графического процессора следующего поколения и начала подготовку к его опытному производству. Если информация верна, то NVIDIA может выпустить графические решения поколения Pascal уже к середине 2016 года. Это позволит компании представить ускорители для суперкомпьютеров Tesla следующего поколения, а также улучшить позиции на рынке потребительских GPU.

Анонимный источник, предположительно с доступом к конфиденциальной информации в полупроводниковой индустрии, рассказал на форуме Beyond3D, что NVIDIA недавно завершила разработку и проектирование графического процессора GP100 (также известного как Big Pascal — «большой Паскаль») и отправила носитель с цифровой моделью GPU разработчику фотолитографических масок (процесс, называемый в индустрии tape-out). Таким образом, первые образцы Big Pascal могут появиться уже через несколько месяцев.

Графический процессор NVIDIA

Графический процессор NVIDIA

Tape-out является заключительным этапом цикла проектирования интегральной схемы, моментом, после которого разработчик фактически не может вносить изменений в устройство микросхемы. После того, как производитель фотолитографических масок подготовит набор фотошаблонов и перепроверит его с NVIDIA, комплект будет послан контрактному производителю чипов, который и произведёт первые образцы.

Сегодняшние наборы фотолитографических масок содержат 50–70 фотошаблонов (до 100), а изготовление одной маски из набора занимает 15–20 часов. Таким образом, чтобы подготовить набор фотошаблонов, компаниям-производителям требуется несколько недель, а то и месяц.

Производственный цикл сложного процессора, произведённого по технологии с FinFET транзисторами, составляет около 90 дней с момента старта обработки пластины и кончая «рождением» микросхемы.

Таким образом, с момента окончания проектирования и до момента получения первых процессоров разработчиком может пройти более трёх месяцев.  Следовательно, если NVIDIA отправила проект GP100 в мае, то первые образцы GPU появятся на руках у компании в августе.  В настоящее время проходит от девяти до двенадцати месяцев между tape-out и началом массового производства сложных микросхем.

Прототип модуля NVIDIA Pascal

Прототип модуля NVIDIA Pascal

Корпорация NVIDIA уже неоднократно заявляла, что графические процессоры поколения Pascal будут производиться по технологическому процессу 16 нм компании Taiwan Semiconductor Manufacturing Co. Несмотря на планы по использованию услуг Samsung Foundry, в случае с GP100 компания воспользуется услугами своего основного партнёра. Судя по времени начала опытного производства микросхемы Big Pascal, чип будет производится по улучшенной технологии 16nm FinFET+ (CLN16FF+).

Cогласно сообщению источника, компания NVIDIA несколько изменит тактику вывода на рынок новых архитектур начиная с Pascal. Вместо того, чтобы представить в первую очередь простые GPU на базе новой архитектуры, компания выведет на рынок флагманский BP100, самый сложный графический процессор в семействе. Судя по всему, такой подход обусловлен необходимостью обновить ускорители Tesla для суперкомпьютеров.

Хотя архитектура Maxwell отлично подходит для игровых графических карт, у процессоров на её базе отсутствуют вычислительные блоки, способные производить операции с числами двойной точности (double precision, DP, или FP64).  Как следствие, она не может быть использована для карт Tesla. В результате, в настоящее время NVIDIA предлагает ускорители для суперкомпьютеров на базе процессоров GK110 и GK210 на основе архитектуры Kepler, которой уже около трёх лет. Выпуск «Большого Pascal» даст возможность NVIDIA обновить семейство Tesla и повысить продажи соответствующих плат.

Судя по предполагаемым возможностям GP100 и Pascal, такой процессор как нельзя лучше подойдёт не только для игровых или профессиональных карт, но и для суперкомпьютерных вычислений. Архитектура Pascal представляет собой огромный скачок как для компании, так и для всей индустрии.

Перспективный план NVIDIA

Перспективный план NVIDIA

Благодаря новой архитектуре семейство графических процессоров NVIDIA следующего поколения будет поддерживать множество новых возможностей, введённых новейшими версиями интерфейсов программирования приложений (application programming interfaces, APIs), такими как DirectX 12+, Vulkan и OpenCL. Использование «тонкого» техпроцесса 16 нм с трёхмерными транзисторами позволит увеличить количество потоковых процессоров и других исполнительных блоков по сравнению с сегодняшними GPU, значительно увеличивая общую производительность. Кроме того, графические процессоры Pascal будут поддерживать многослойную память с высокой пропускной способностью второго поколения (high bandwidth memory, HBM). Память HBM2 позволит NVIDIA и ее партнёрами создавать графические карты с 16 Гбайт или 32 Гбайт памяти на борту, пропускная способность которой будет составлять 820–1000 Гбайт/с. Специально для высокопроизводительных вычислений процессор GP100 будет поддерживать технологию NVLink для связи с другими GPU и центральными процессорами IBM Power 9. Хотя пропускная способность NVLink в 80 Гбайт/с придётся очень кстати в суперкомпьютерах, она же может существенно увеличить эффективность потребительских мульти-GPU решений.

Следует понимать, что точность информации от анонимных источников не может быть проверена. NVIDIA никогда не комментирует слухи. Тем не менее, следует понимать, что если компания планирует выпустить решения на базе Big Pascal в середине следующего года, проектирование процессора GP100 уже должно быть завершено.

NVIDIA: TSMC является нашим основным партнёром по производству микросхем

Будучи одним из крупнейших разработчиков микросхем в мире, компания NVIDIA является особенным клиентом Taiwan Semiconductor Manufacturing Co. Более десяти лет TSMC остаётся основным производителем графических и мультимедийных чипов NVIDIA. Несмотря на то, что с недавнего времени NVIDIA называет Samsung Foundry ещё одним производственным партнёром, TSMC будет оставаться ключевым производителем интегральным схем компании.

«Мы постоянно рассматриваем разных контрактных производителей микросхем», — сказал Дженсен Хуанг (Jen-Hsun Huang), исполнительный директор NVIDIA, во время отчётной телеконференции с инвесторами и финансовыми аналитиками. «Мы покупаем подавляющее большинство подложек с нашими микросхемами у TSMC. Сейчас мы используем 20-нм технологию TSMC (для производства Tegra X1 — примечание 3DNews), мы ожидаем 16 нм. Мы глубоко связаны с TSMC на многие поколения техпроцессов вперёд, включая 10 нм».

Произвродственный комплекс TSMC fab 12, здесь производят чипы NVIDIA Tegra X1 по 20-нм технологии

Производственный комплекс TSMC fab 12, здесь производят чипы NVIDIA Tegra X1 по 20-нм технологии

Хотя TSMC остаётся крупнейшим в мире контрактным производителем микроэлектроники, компания отстаёт от Samsung Foundry с внедрением технологических процессов, которые используют полевые транзисторы с вертикально расположенным затвором (fin-shaped field-effect transistors, FinFET). Южнокорейский гигант уже массово поставляет микросхемы, произведённые по технологии 14 нм FinFET (14LPE). TSMC планирует начать производство чипов, используя свой 16-нм FinFET процесс (CLN16FF), только в третьем квартале этого года, а значит, массовые поставки начнутся лишь в четвёртом.

Если бы в NVIDIA хотели сменить производителя своих микросхем, чтобы ускорить вывод на рынок новейших графических процессоров Pascal и нового поколения систем на чипе Tegra, то сейчас было бы уже поздно. Чтобы получить первую массовую партию чипов от Samsung Foundry в конце этого года, NVIDIA следовало бы сформировать специальную команду по воплощению микросхем в кремнии (design implementation team) ещё пару лет назад и начать проектирование нового GPU или SOC под 14-нм технологический процесс Samsung самое позднее в 2013 году. Если это было сделано, то первые образцы микросхем должны были бы быть получены в конце прошлого, или начале этого года, за девять–двенадцать месяцев до старта массового производства. Поскольку неизвестно, когда именно в NVIDIA приняли решение воспользоваться услугами Samsung по изготовлению микросхем, планы компании касательно использования 14-нм технологии FinFET остаются полностью неясными.

Микросхемы, изготовленные TSMC

Микросхемы, изготовленные TSMC

Примечательно, что официально NVIDIA утверждает, что передовые техпроцессы вовсе не являются обязательным условием для создания отличных продуктов.

«У нас есть очень много способов увеличить энергоэффективность и производительность», — сказал господин Хуанг. «Я бы не слишком зацикливался на технологическом процессе как таковом».

Тем не менее, доступ к продвинутым технологиям производства критически важен для NVIDIA. Если Intel или AMD выпустят свои новейшие продукты, созданные по последним технологиям, на пару кварталов раньше NVIDIA, выручка и доля рынка компании упадут. Таким образом, работа с двумя контрактными производителями имеет смысл, поскольку снижает некоторые риски. Однако так как разработка и проектирование современных микросхем занимает огромное количество времени, решения, касающиеся производства и технологических процессов, должны быть приняты за много лет до того, как интегральная схема попадёт на рынок.

В «чистой комнате» производственного комплекса Samsung Electronics

В «чистой комнате» производственного комплекса Samsung Electronics

В настоящее время NVIDIA несколько преуменьшает значение своих отношений с Samsung, заявляя, что TSMC останется её основным партнёром по производству микросхем.

«Мы всегда рассматриваемы разных производителей микросхем, и конкуренция определённо держит всех в тонусе», — сказал исполнительный директор NVIDIA. «Но для всех намерений и целей TSMC является нашим основным партнёром».

Следует понимать, что оценивание потенциальных возможностей контрактных производителей микросхем и упоминание одной из таких компаний как производственного партнёра в отчёте для регулятора рынка ценных бумаг США — полностью разные вещи. Учитывая сам факт внесения Samsung Foundry в список изготовителей микросхем NVIDIA, есть вероятность, что компания начнёт пользоваться услугами южнокорейского конгломерата в ближайшие кварталы. Возможно, когда руководство NVIDIA узнало о решении TSMC оптимизировать технологический процесс 20 нм (CLN20SOC) исключительно под мобильные системы на чипе (в конце 2011 – начале 2012 года), было принято решение о диверсификации производственных партнёров. Если это случилось, то очень вероятно, что GPU семейства Pascal, а также будущие микросхемы Tegra, будут выпускаться как TSMC, так и Samsung. К сожалению, мы не располагаем большим количеством фактов, чтобы подтвердить эту теорию.

window-new
Soft
Hard
Тренды 🔥