Hãy sẵn sàng cho chip 14nm và 16nm

Tuần trước, tôi đã viết về bộ xử lý ứng dụng 20nm đầu tiên, dự kiến ​​sẽ được vận chuyển trong các sản phẩm vào đầu năm tới. Nhưng nếu các công ty sản xuất chip chậm hơn một chút so với tôi dự kiến ​​cho 20nm, họ đang có kế hoạch chuyển nhanh sang nút tiếp theo, chip 14nm và 16nm. Tôi sẽ không ngạc nhiên nếu chúng ta thấy rất ít chip 20nm, và thay vào đó, rất nhiều thiết kế bỏ qua thế hệ đó và đi trực tiếp từ tiêu chuẩn quy trình 28nm trên hầu hết các chip hàng đầu hiện nay sang thế hệ 14 hoặc 16nm.

Tất nhiên, Intel đang có nhịp điệu riêng, đã bắt đầu vận chuyển chip 22nm hai năm trước, với chip 14nm dự kiến ​​sẽ có sẵn hàng loạt trong nửa cuối năm nay. Thay vào đó, tôi đang nói về các con chip từ các công ty bán dẫn không khoan nhượng, tất cả mọi người từ Apple và Qualcomm đến Nvidia và AMD, sử dụng các công ty sản xuất được biết đến như các nhà máy đúc như TSMC, Samsung và Globalfoundries, để thực sự sản xuất chip. Tất cả các xưởng đúc chính đang sử dụng bóng bán dẫn phẳng truyền thống ở 20nm, trong khi dự định giới thiệu các thiết kế 3-D hoặc FinFET ở bước tiếp theo, mà TSMC gọi là 16nm và Samsung và Globalfoundries gọi là 14nm. Trong cả hai trường hợp, điều này sẽ liên quan đến việc thay đổi và thu nhỏ các bóng bán dẫn trong khi để lại mặt sau có cùng thiết kế như đối với 20nm, do đó, nó giống như một "nút nửa", thay vì thu nhỏ toàn bộ thế hệ. (Tôi đã thảo luận về những khó khăn phải đối mặt với quy mô chip vào đầu tháng này.)

Tuần trước, thông báo lớn trong danh sách này đến từ Samsung và Globalfoundries, công bố kế hoạch hợp tác sản xuất 14nm, để các công ty thiết kế chip có thể sản xuất các thiết kế giống nhau trong các nhà máy từ một trong hai công ty.

Thực tế, điều này có nghĩa là Samsung đang cấp phép cho quy trình FinFET 14nm của mình cho Globalfoundries, điều này sẽ cho phép một số lượng lớn hơn các nhà máy sử dụng quy trình đó, tạo ra đối thủ cạnh tranh mạnh hơn với TSMC, công ty đúc hàng đầu. Hai nhóm thường tranh giành khách hàng hàng đầu, chẳng hạn như Apple. TSMC và Samsung đã cho thấy các chip thử nghiệm sớm được sản xuất trên các quy trình 16 và 14nm của họ tại ISSCC cho thấy vài tuần trước.

Samsung đang tạo mẫu 14nm tại nhà máy của mình ở GiHeung, Hàn Quốc và sẽ cung cấp sản xuất tại các nhà máy của hãng ở Hwaseong, Hàn Quốc và ở Austin, Texas, trong khi Globalfoundries sẽ cung cấp nó tại nhà máy gần Saratoga, NY.

Trong thông báo, hai công ty cho biết quá trình này sẽ cho phép các chip có tốc độ cao hơn tới 20% khi sử dụng cùng một công suất hoặc có thể chạy ở cùng tốc độ và sử dụng ít năng lượng hơn 35%. (Lưu ý khi bất kỳ nhà sản xuất chip nào nói về tốc độ hoặc sức mạnh, họ đang nói về mức độ bóng bán dẫn; thành phẩm thường khá khác nhau.) Họ cũng cho biết quy trình này cung cấp 15% diện tích so với công nghệ phẳng 20nm của ngành, tăng một nửa -nút. Samsung đã bắt đầu tạo mẫu và cho biết họ có kế hoạch bắt đầu sản xuất hàng loạt vào cuối năm 2014. (Một lần nữa, lưu ý thường có độ trễ vài tháng giữa khi một xưởng đúc bắt đầu sản xuất hàng loạt và chip xuất hiện trong các sản phẩm tiêu dùng.)

Thế hệ đầu tiên này sẽ sử dụng quy trình Tăng cường năng lượng thấp (LPE), với quy trình Low Power Plus (LPP) cung cấp hiệu suất tăng cường vào năm 2015. Globalfoundries sẽ tăng cường sản xuất LPE vào đầu năm 2015. Điều này muộn hơn so với lộ trình ban đầu của nó nhưng ít nhất là khoảng cách giữa nó và 20nm không còn nữa.

Cả hai công ty đều nói rằng họ có quy trình 20nm đang làm việc cho các sản phẩm thử nghiệm và dự kiến ​​sản xuất sẽ tăng mạnh vào cuối năm nay, mặc dù chúng tôi chưa nghe thấy bất kỳ sản phẩm cụ thể nào được công bố. Globalfoundries cho biết công nghệ 20nm của họ cung cấp cải thiện hiệu suất lên tới 40% và mật độ cổng gấp đôi so với các sản phẩm 28nm của họ, trong khi Samsung trước đây đã nói rằng quy trình 20nm của họ nhanh hơn 30% so với 28nm.

TSMC cho biết họ đã bắt đầu sản xuất đầy đủ 20nm và sẽ tăng cường sản xuất SoC 20nm trong nửa cuối năm nay. TSMC tuyên bố quy trình 20nm của nó có thể cung cấp tốc độ cao hơn 30% hoặc năng lượng ít hơn 25% so với công nghệ 28nm của nó, với mật độ gấp 1, 9 lần. Chuyển sang 16nm, TSMC đang lên kế hoạch cho các quy trình 16-FinFET và 16-FinFET Plus, và cho biết phiên bản đầu tiên sẽ cải thiện 30% tốc độ ở cùng công suất. Gần đây, công ty cho biết phiên bản Plus sẽ cung cấp thêm 15% cải thiện tốc độ hoặc giảm 30% năng lượng so với phiên bản đầu tiên (với tổng số cải thiện 40% tốc độ và giảm 55% công suất trên 20nm). Tiếp theo là phiên bản 10nm, dự kiến ​​sẽ bắt đầu "sản xuất rủi ro" (nguyên mẫu sớm) vào cuối năm 2015, với cải thiện tốc độ 25% hoặc giảm 45% năng lượng, so với phiên bản 16-FinFET Plus, cùng với 2.2 X cải thiện mật độ.

Cho đến nay, chỉ Qualcomm mới công bố một sản phẩm 20nm lớn, với modem 20nm đầu tiên do TSMC sản xuất sẽ ra mắt vào nửa cuối năm nay và bộ xử lý ứng dụng 20nm đầu tiên của họ - Snapdragon 810 - nhằm mục đích vận chuyển sản phẩm trong nửa đầu của năm 2015. Nhưng hãy nhớ rằng luôn phải mất một thời gian giữa khi các xưởng đúc nói rằng họ đang sản xuất hàng loạt cho đến khi các sản phẩm tiêu dùng thực sự xuất hiện về số lượng.

Sự hợp tác giữa Samsung và Globalfoundries rất thú vị vì cả hai đều là thành viên của Liên minh nền tảng chung, dựa trên các quy trình sản xuất chip của IBM. Nền tảng chung rõ ràng bao phủ các công nghệ từ 65nm đến 28nm, vì vậy có vẻ như đây thực sự là hai công ty sản xuất lớn kết hợp với nhau trong quy trình của Samsung mà không có sự tham gia của IBM. Nhưng cả Samsung và Globalfoundries vẫn đang hợp tác với IBM thông qua một nhóm R & D ở Albany, NY đang khám phá các tùy chọn cho 10nm và hơn thế nữa.

Nếu các công ty thực sự có thể thực hiện theo lời hứa của mình, chúng ta sẽ thấy các sản phẩm tiêu dùng hàng đầu sử dụng 28nm trong năm nay, 20nm vào năm tới, 14 hoặc 16nm vào năm 2016 và có thể là 10nm vào năm 2017. Trong khi đó, Intel cho biết họ đang sản xuất 14nm về khối lượng hiện nay, và chúng ta sẽ thấy nó trong nhiều sản phẩm trong nửa cuối năm nay, với 10nm sau hai năm. Điều này có thể làm cho vài năm tới khá thú vị, vì chúng ta có thể thấy sự cải thiện về hiệu quả năng lượng và năng lượng trong các sản phẩm của chúng tôi mỗi năm.