Gør dig klar til 14nm og 16nm chips

Sidste uge skrev jeg om de første 20nm applikationsprocessorer, der forventes at blive sendt i produkter tidligt næste år. Men hvis chipfremstillingsvirksomhederne er lidt senere, end jeg ville have forventet i 20 nm, planlægger de at skifte hurtigt til den næste knude, 14 nm og 16 nm chips. Det vil ikke overraske mig, hvis vi ser meget få 20nm chips, og i stedet ser en masse design springe over denne generation og gå direkte fra 28nm processer standard på de fleste førende chips i dag til 14 eller 16nm generation.

Selvfølgelig er Intel på sin egen kadence, efter at have startet forsendelse af 22 nm chips for to år siden, med 14 nm chips beregnet til massetilgængelighed i andet halvår af dette år. I stedet for taler jeg om chips fra de fabuløse halvlederfirmaer - alle fra Apple og Qualcomm til Nvidia og AMD - som bruger produktionsfirmaer, der er kendt som støberier - såsom TSMC, Samsung og Globalfoundries - til rent faktisk at fremstille chippen. Alle de store støberier bruger traditionelle plane transistorer ved 20 nm, mens de planlægger at introducere 3-D eller FinFET-design på det næste trin, som TSMC kalder 16nm og Samsung og Globalfoundries kalder 14nm. I begge tilfælde vil dette involvere ændring og krympning af transistorerne selv, mens de forlader bagenden ved det samme design som for 20nm, så det er noget som en "halv knude" i stedet for en kryds i fuld generation. (Jeg diskuterede vanskelighederne ved chipskalering tidligere i denne måned.)

Sidste uges store meddelelse i denne ånd kom fra Samsung og Globalfoundries, der annoncerede planer om at samarbejde om 14 nm produktion, så chipdesignselskaber teoretisk kunne fremstille de samme designs i fabrikker fra begge firmaer.

Effektivt synes dette at betyde, at Samsung licenserer sin 14nm FinFET-proces til Globalfoundries, hvilket vil give et bredere antal fabrikker mulighed for at bruge denne proces, hvilket skaber en stærkere konkurrent til TSMC, som er det førende støberi. De to grupper kæmper ofte for førende kunder, såsom Apple. TSMC og Samsung viste tidlige testchips produceret på deres 16 og 14nm processer på ISSCC-showet for et par uger siden.

Samsung prototyper 14nm på sin fabrik i GiHeung, Sydkorea og vil tilbyde produktion på sine fabrikker i Hwaseong, Sydkorea og i Austin, Texas, mens Globalfoundries vil tilbyde det i sit anlæg i nærheden af ​​Saratoga, NY.

I meddelelsen sagde de to virksomheder, at denne proces vil aktivere chips, der er op til 20 procent højere hastighed ved hjælp af den samme magt, eller de kunne køre med samme hastighed og bruge 35 procent mindre strøm. (Bemærk, når en hvilken som helst chipproducent taler om hastighed eller magt, de taler på et transistorniveau; færdige produkter er ofte meget forskellige.) De sagde også, at denne proces giver 15 procent arealstørrelse over industriens 20nm plane teknologi, en pæn stigning i halvdelen -node. Samsung er allerede begyndt at prototype og sagde, at den planlægger at begynde masseproduktion i slutningen af ​​2014. (Bemærk, at der normalt er et forsinkelse på flere måneder mellem, når en støberi starter masseproduktion og chips vises i forbrugerprodukter.)

Denne første generation vil være på Low Power Enhanced (LPE) -processen, med en Low Power Plus (LPP) -proces, der giver et ydeevneforøgelse tilgængeligt i 2015. Globalfoundries ville rampe LPE-produktion i begyndelsen af ​​2015. Dette er senere end det oprindelige køreplan, men i det mindste er afstanden mellem det og 20nm ikke blevet længere.

Begge virksomheder siger, at de har deres 20nm-proces, der arbejder for testprodukter nu, og forventer, at produktionen vil rampe senere på året, selvom vi ikke har hørt nogen specifikke produkter, der er annonceret endnu. Globalfoundries siger, at dens 20nm-teknologi giver op til 40 procent præstationsforbedring og dobbelt så porttætheden for sine 28nm-produkter, mens Samsung tidligere har sagt, at dens 20nm-proces er 30 procent hurtigere end dens 28nm.

TSMC siger, at det er startet fuld produktion på 20nm og vil rampe 20nm SoC-produktion i andet halvår. TSMC hævdede, at dens 20nm-proces kan give 30 procent højere hastighed eller 25 procent mindre strøm end dens 28nm-teknologi med 1, 9 gange densiteten. Flytter til 16nm, TSMC planlægger 16-FinFET og 16-FinFET Plus processer, og har sagt, at den første version vil tilbyde en 30 procent forbedring i hastighed ved samme magt. For nylig har virksomheden sagt, at Plus-versionen vil tilbyde en yderligere 15 procents hastighedsforbedring eller en 30 procent effektreduktion sammenlignet med den første version (for i alt en 40 procent hastighedsforbedring og 55 procent reduktion i magten over 20 nm). Dette vil blive efterfulgt af en 10nm version, der er beregnet til at starte "risikoproduktion" (tidlige prototyper) i slutningen af ​​2015 med en 25 procents hastighedsforbedring eller 45 procent effektreduktion sammenlignet med 16-FinFET Plus versionen sammen med en 2.2 X forbedring i densitet.

Indtil videre har kun Qualcomm annonceret et større 20nm-produkt med sit første 20nm-modem foretaget af TSMC på grund af produkter i anden halvdel af dette år, og dens første 20nm-applikationsprocessor - Snapdragon 810 - rettet mod produkter, der sendes i første halvdel i 2015. Men husk, at det altid tager nogen tid mellem, når støberierne siger, at de er i masseproduktion, indtil reelle forbrugerprodukter vises i mængde.

Samarbejdet mellem Samsung og Globalfoundries er interessant, da begge har været medlemmer af Common Platform Alliance, som var baseret på chipproduktionsprocesser fra IBM. Den fælles platform dækkede tilsyneladende teknologier fra 65 nm til 28 nm, så det ser ud til, at dette virkelig er de to store produktionsselskaber, der mødes om Samsungs proces uden IBMs engagement. Men både Samsung og Globalfoundries samarbejder stadig med IBM gennem en F & U-gruppe i Albany, NY, der undersøger mulighederne for 10nm og derover.

Hvis virksomhederne rent faktisk kan opfylde deres løfter, bør vi se førende forbrugerprodukter, der bruger 28nm det meste af dette år, 20nm næste år, 14 eller 16 nm i 2016, og måske 10nm i 2017. I mellemtiden siger Intel, at det fremstiller 14nm i volumen nu, og vi bør se det i mange produkter i anden halvdel af dette år, med 10nm efter to år bagefter. Dette kan gøre de næste par år ganske interessant, da vi muligvis kan se forbedringer i strøm og energieffektivitet i vores produkter hvert år.