Video: TSMC 7nm vs Intel 10nm Density (Tháng Chín 2024)
Định luật Moore đã trở lại. Hoặc có lẽ, nó không thực sự kết thúc, chỉ cần một kỳ nghỉ nhỏ.
Đã có những lo ngại rằng Định luật Moore - quy định số lượng bóng bán dẫn trên mỗi chip sẽ tăng gấp đôi sau mỗi hai năm - đang chậm lại, do quá trình chuyển đổi sang quy trình 14nm của Intel đã mất nhiều thời gian hơn dự kiến và các xưởng sản xuất chip nói chung muộn hơn thông thường trong việc cung cấp quá trình tiếp theo của họ. Nhưng đối với tôi, sự khởi đầu lớn từ thông báo Broadwell của Intel tuần trước, cũng như những bình luận ít được biết đến của Samsung rằng họ đang vận chuyển bộ xử lý ứng dụng 20nm trong điện thoại thông minh mới nhất của mình, rằng việc mở rộng chip dường như vẫn đang tiếp tục, mặc dù có một số chậm trễ.
Thông báo Broadwell đã muộn một chút. Ban đầu, Intel đã lên kế hoạch vận chuyển chip vào cuối năm 2013 và hiện có đầy đủ các dòng sản phẩm máy tính xách tay 14nm. Nhưng Intel đã đưa ra rất nhiều chi tiết vào tuần trước cho thấy họ đã đạt được nhiều tiến bộ trên 14nm, với các thông số kỹ thuật trông tốt hơn nhiều so với dự kiến.
Như đã thông báo tại triển lãm Computex vào tháng 6, chip 14nm đầu tiên của Intel sẽ là Broadwell-Y, với chữ Y là phiên bản chip năng lượng thấp nhất và được bán trên thị trường với tên Core M. Chip này là trọng tâm của tuần trước thông báo, trong đó nêu chi tiết nhiều thông số kỹ thuật về chip và quy trình 14nm của Intel, bao gồm thế hệ thứ hai của cái mà công ty gọi là bóng bán dẫn "Tri-gate" (mà những người khác đang gọi là FinFET.)
Kết quả thực tế của những con chip này là chúng sẽ cho phép máy tính bảng không quạt và máy tính xách tay dày dưới 9mm, mang thiết kế Core cho các hệ thống không quạt. Theo Rani Borkar, Phó Chủ tịch Kỹ thuật nền tảng của Intel, Intel đã tăng gấp đôi hiệu suất lõi CPU từ năm 2010 đến 2014, tăng hiệu suất đồ họa lên 7 lần và giảm 4 lần yêu cầu năng lượng, cho phép các hệ thống có kích thước bằng một nửa pin nhưng gấp đôi pin đời sống.
Trình bày nhiều chi tiết kỹ thuật, Fellow Mark Bohr của Intel đã chỉ ra cách thức các bóng bán dẫn được thu nhỏ ở hầu hết các kích thước, như thể hiện trong slide trên. Một số phép đo nằm trong clip Luật của Moore, một số tốt hơn, một số kém hơn một chút, nhưng sự kết hợp trông rất mạnh mẽ. (Lưu ý rằng chỉ định nút quá trình ban đầu là kích thước của tính năng nhỏ nhất và nếu cường độ cổng giảm xuống 0, 7, bạn sẽ có được các bóng bán dẫn co lại một nửa.) Thật thú vị, chiều cao của vây bóng bán dẫn là lớn hơn trong quy trình mới (bây giờ là 42nm, so với 34nm), dẫn đến vây cao hơn và mỏng hơn, điều này sẽ mang lại hiệu suất tốt hơn và rò rỉ thấp hơn.
Nhìn chung, Bohr nói rằng kích thước của một ô nhớ SRAM trên CPU (một trong những ô tiêu chuẩn được sử dụng trong thiết kế chip) sẽ giảm từ 0, 08 um 2 xuống 0, 0588 um 2, giảm 54% kích thước. Và đối với khu vực logic của chip, ông nói, tỷ lệ đang tiếp tục cải thiện ở mức 0, 53x mỗi thế hệ. . cả dày đặc hơn và nhanh hơn so với những gì các xưởng đúc khác đang gọi 14nm hoặc 16nm.
Bohr cho biết mỗi thế hệ đang tiếp tục cung cấp các cải tiến về hiệu suất, công suất hoạt động và hiệu suất trên mỗi watt. Trên thực tế, Bohr nói rằng mặc dù Intel đã tăng hiệu suất trên mỗi watt với tốc độ 1, 6 lần với mỗi thế hệ mới, Broadwell-Y sẽ cung cấp hiệu suất cao hơn gấp đôi so với thế hệ hiện tại do thế hệ thứ ba do cổng ba thế hệ thứ hai bóng bán dẫn, quy mô vật lý tích cực hơn, hợp tác chặt chẽ giữa các nhóm quy trình và kỹ thuật, và cải tiến cho kiến trúc vi mô.
Một trong những câu hỏi lớn mà nhiều nhà phân tích đã đặt ra về Định luật Moore là niềm tin rằng trong khi các nút quy trình mới sẽ có thể đặt nhiều bóng bán dẫn hơn trong cùng một không gian, thì chi phí sản xuất bóng bán dẫn sẽ không tiếp tục giảm., một phần bởi vì ở 20nm trở xuống, nhiều bước của quy trình sẽ yêu cầu "tạo khuôn đôi" bằng cách sử dụng kỹ thuật in khắc chìm. Nhưng Bohr cho thấy các slide cho thấy chi phí cho mỗi bóng bán dẫn tiếp tục giảm, nói rằng một số kỹ thuật mới đã giúp nó giảm chi phí nhiều hơn bình thường tại nút này. "Đối với Intel, giá mỗi bóng bán dẫn đang tiếp tục giảm, nếu có bất cứ điều gì với tốc độ nhanh hơn một chút bằng cách sử dụng công nghệ xử lý 14nm này, " ông nói.
Mặc dù năng suất trên 14nm ban đầu thấp hơn năng suất trên 22nm (do đó góp phần gây ra sự chậm trễ), Bohr cho biết năng suất hiện đang "trong phạm vi lành mạnh" và cải thiện, với các sản phẩm 14nm được sản xuất ở Oregon và Arizona trong năm nay và ở Ireland vào năm tới .
Đối với Broadwell Y, Intel cho biết sự kết hợp giữa công nghệ xử lý và thiết kế đã cho phép tiết kiệm năng lượng gấp đôi so với quy mô truyền thống sẽ mang lại. Một số thay đổi bao gồm tối ưu hóa chip cho hiệu suất điện áp thấp. Nhìn chung, gói (bao gồm khuôn và bảng xung quanh) sẽ chiếm diện tích bảng thấp hơn khoảng 25 phần trăm so với các bộ phận Haswell U / Y (công suất thấp), với các mức giảm ở tất cả các kích thước.
Stephan Jourdan, thành viên Intel trong Nhóm Kỹ thuật nền tảng, cho biết, chính lõi CPU sẽ cung cấp khoảng 5% cải tiến cho các lệnh đơn luồng trong mỗi chu kỳ, trong khi chip cung cấp các cải tiến xử lý phương tiện và đồ họa quan trọng hơn (như tính toán nhiều hơn 20% và lên đến hai lần chất lượng video). Ngoài ra, giờ đây nó còn hỗ trợ độ phân giải 4K, cũng như trình điều khiển phần mềm DirectX và Open CL hiện tại nhất, giải quyết vấn đề mà đồ họa tích hợp của Intel đã gặp phải cho đến bây giờ.
Các hệ thống Core M sử dụng chip Broadwell Y 14nm sẽ có mặt trên thị trường vào mùa lễ, với các thành viên khác trong gia đình Broadwell dự kiến sẽ diễn ra trong nửa đầu năm 2015. Nhiều chi tiết có thể sẽ đến vào Diễn đàn nhà phát triển Intel vào tháng tới.
Các tin tức về chip lớn khác đã phần nào bị chôn vùi trong những câu chuyện về Galaxy Alpha. Samsung cho biết, nhiều mẫu điện thoại sẽ sử dụng Hệ thống Exynos 5 Octa (Exynos 5430) mới trên Chip (SoC) được sản xuất trên quy trình cổng kim loại cao 20nm. Mặc dù con chip này không có các tính năng CPU hoàn toàn mới từ phiên bản Exynos 5 Octa 28nm trước đó, với bốn chip ARM Cortex-A15 32 bit chạy ở tốc độ lên tới 1, 8 GHz và bốn chip Cortex-A7 chạy ở tốc độ lên tới 1, 3 GHz trong cấu hình big.LITTLE, đáng chú ý là việc vận chuyển chip ARM đầu tiên sử dụng quy trình 20nm, mà Samsung tuyên bố sẽ cho phép tiêu thụ điện năng thấp hơn 25%. Ngoài ra, giờ đây nó còn hỗ trợ màn hình lên tới 2.560 x 1.600 pixel và có giải mã H.265 riêng. (Lưu ý. Các phiên bản điện thoại ở Mỹ có thể sẽ sử dụng Qualcomm Snapdragon 801 thay vào đó, với các nhà mạng Mỹ chủ yếu hỗ trợ công nghệ LTE của Qualcomm.)
Một lần nữa, điều làm nên sự độc đáo này là bộ xử lý ứng dụng 20nm, dường như là bộ xử lý đầu tiên được xuất xưởng (nằm ngoài quy trình 22nm của Intel). Những con chip như vậy đã được mong đợi trước đó, nhưng trong khi Qualcomm có modem 20nm, bộ xử lý ứng dụng Snapdragon 810 20nm của nó không được mong đợi cho đến nửa đầu năm 2015. Mặt khác, có tin đồn rằng Apple sẽ công bố và xuất xưởng bộ xử lý A8 20nm cho iPhone 6 sắp ra mắt.
