Az új chip előrelépések megnövelték az akkumulátor élettartamát

Néhány chipgyártási bejelentés ma fontos változásokat hirdetett meg a jövőbeni processzorok előállításának módjában.

Először, a Taiwan Semiconductor Manufacturing Corp. (TSMC) és az ARM azt mondta, hogy a TSMC a 16 generációs FinFET folyamata során elrabolta a következő generációs ARM processzort. Másodszor, a Globalfoundries kijelentette, hogy bebizonyította a 3D chip-halmozódást, az úgynevezett Through-Silicon Vias (TSV) eljárás segítségével. A TSMC bejelentése azt mutatja, hogy az öntödén halad a FinFET-ek működőképessége, és hogy az ARM 64 bites magjai folyamatban vannak, míg a Globalfoundries bejelentése arra utal, hogy képes meggyorsítani a kapcsolatokat a meghalók között, lehetővé téve a gyorsabb teljesítményt.

A legtöbb megfigyelő úgy véli, hogy a FinFET folyamat, amely magában foglalja egy vertikális vagy 3D-s csatorna használatát, szemben a hagyományos síkú tranzisztorral, hogy több tranzisztort csomagoljon egy chipre, miközben továbbra is méretezi a teljesítményt és az energiát, fontos a tranzisztor szivárgásának vezérléséhez. Így energiatakarékosabb processzorok lesznek. Ez azért számít, mert azt hiszem, mindannyian szeretnénk, ha telefonjaink és táblagépünk kevesebb energiát fogyasztanak, és jobb akkumulátorral rendelkeznek.

Az Intel először tömegesen termelt a FinFET technológiát a Tri-Gate technológiája felhasználásával, és jelenleg ezt használja 22 nm-es Ivy Bridge chipek előállításához. A Közös Platform Csoport, amely az IBM-ből, a Globalfoundries-ből és a Samsungból áll, nemrégiben kijelentette, hogy a 2014-es 14 nanométeres folyamat során előállítja a FinFET-eket, nagyszabású termelés valószínűleg 2015-ben.

Egy nemrégiben rendezett eseményen a Globalfoundries elmondta, hogy szimulálja a kétmagos ARM Cortex-A9 magot, míg a Samsung azt állította, hogy az ARM Cortex-A7 szalagos kazettáját hozta létre, mindkét esetben a 14 nm-es FinFET technológiáikat használva.

A TSMC, a világ legnagyobb független félvezető gyártója, korábban azt mondta, hogy a FinFET-eket fogja készíteni, ahogy azt 16nm-es folyamatának nevezi. (Hasonlóan a Közös Platform Csoport megközelítéséhez, úgy tűnik, hogy ez magában foglalja a front-end tranzisztorok megváltozását, de a háttér-folyamatot 20 nm-en tartja.) A TSMC a mai termékekben használt processzorok széles skáláját gyártja, ideértve az élvonalbeli processzorokat is. a Qualcomm, az Nvidia, a Broadcom és még sokan másoktól. A mai bejelentés szerint a TSMC és az ARM együttműködött a Cortex-A57 optimalizálásában a FinFET folyamathoz, az ARM Artisan fizikai IP, TSMC memóriamakrók és különféle elektronikus tervezési automatizálási (EDA) technológiák felhasználásával. Ezen ostyák felépítésének célja a TSMC folyamat hangolása és visszajelzés megszerzése arról, hogy a FinFET folyamat hogyan működik együtt az architektúrával.

A Cortex-A57 lesz az ARM első processzormagja, amely támogatja ARMv8 architektúráját, és így az első 64 bites magját. Az ARM magjait a processzorok nagyon széles skálájába építették be, ideértve a szinte minden mobiltelefonban lévőket is, és a 64 bitesre való áttérésnek új képességeket kell hoznia. Különösen számos gyártó dolgozik a 64 bites szerver chipeken, ezzel a maggal, míg mások párosítják azt egy alacsony teljesítményű Cortex-A53-tal a jövőbeni mobiltelefon-alkalmazásprocesszorokban. Az ARM szerint az első processzorok, amelyek az A57 és az A53 magokat használják, 28 nm-en jelennek meg, és azt várják, hogy ezt követően 20 nm-en látják majd a termelést, majd a FinFET gyártására való átállásra számítanak.

Ebben az első 16 nm-es FinFET szalagos kimenetben az ARM szerint az A57 kisebb volt, mint a Cortex-A15 28 nm-en, ami körülbelül 6 mm ², bár új funkciókkal, például 64 bites képességekkel rendelkezik. Ez a szalagkimaradás egy nagy teljesítményű könyvtárat tartalmazott, amely nagyobb cellákat használ, mint amilyeneket gyakran használnak a mobil chipeken, és még nem optimalizálták a folyamathoz, így a kapott mag még kisebb lehet.

Eközben a Globalfoundries szerint bebizonyította az első teljesen működőképes SRAM ostyáit, amelyek TSV-ket használnak a 20 nm-es LPM (alacsony fogyasztású mobil) folyamatán. A TSV-k lehetővé teszik a chipek 3D egymásra rakását, ami nem csak csökkenti a fizikai lábnyomot, hanem növeli a sávszélességet és csökkenti az energiát. Ezek hatékonyan integrálnak egy vezető anyagot a szilícium-szerszám több rétege között, és vertikálisan egymásra rakott forgácsot képeznek. A Globalfoundries "közép-középső" megközelítésnél a csatlakozásokat vagy vázakat behelyezik a szilíciumba, miután az ostya befejezte a folyamat elülső részét, de mielőtt megkezdené a sor hátsó részét. Azáltal, hogy előállítja a TSV-ket a vonal előtti magas hőmérsékleti folyamatok elvégzése után, a Globalfoundries rézet használhat az üvegekhez a jobb teljesítmény elérése érdekében.

Vegye figyelembe, hogy mindegyik átmenet valóban meglehetősen nagy, összehasonlítva a modern processzor jellemző tulajdonságaival, mikronokban mérve, összehasonlítva a tranzisztor előállításához használt nanométerekkel. Előfordulhat, hogy egy tipikus alkalmazásprocesszorhoz vagy grafikus chiphez 1000 vagy több ilyen vias szükséges.

A tüntetést a New York-i Saratoga megyében, a Globalfoundries Fab 8-ban végezték.

Ez ismét fontos, mert az ipar már régóta beszél a chip-halmozásról. Valójában, az Nvidia nemrégiben mondta, hogy a „Volta” néven ismert 2015-ös grafikus processzora beépített DRAM-ot fog beépíteni a teljesítmény javítása érdekében. Széles körűen várható, hogy más öntödék is kínálnak TSV-kínálatot.

Mintha igazolná a TSV-k fontosságát, számos memóriagyártó, logikai chip-készítő, rendszergyártó és öntödék ma bejelentette, hogy konszenzusra jutottak a „hibrid memóriakocka” szabványáról, amely többféle fizikai rétegben használja a meghalást növeli a memória sűrűségét és sávszélességét. Először láttam ezt a terméket egy Micron demonstráción az Intel fejlesztői fórumán, körülbelül 18 hónappal ezelőtt, de ez most egy Hybrid Memory Cube Consortium nevű csoportmá nőtte ki magát, és magában foglalja mind a három fő DRAM gyártót: a Micron, a Samsung és az SK Hynix.

Az új specifikáció kiterjed a rövid és „ultra rövid elérésű” kapcsolatokra a fizikai rétegeken, különös tekintettel a logikai kapcsolatokra olyan alkalmazásokban, mint a nagy teljesítményű hálózatépítés, tesztelés és menedzsment. A kezdeti specifikáció akár 15 Gbps / s rövid táv elérésére és akár 10 Gbps / s rövid szünet elérésére is vonatkozik. A csoport azt a célt tűzi ki, hogy ezeket 2014 első negyedévére 28 Gbps-ra és 15 Gbps-re frissítsék. (UPDATE: A Micron szerint 2013. harmadik negyedévben TSV technológiát használó memóriahajókat fog mintavételezni, és a volumen előállítása várhatóan az első félévben lesz. 2014.)

Ebben az évben nem látja a 16 nm-es termékeket; az ipar nem vált át a 20 nm-es termékekre az év végéig vagy a következő év elején. A TSV-ket tartalmazó processzorokat sem azonnal látja. Valójában sem a TSMC, sem a Globalfoundries nem adott meg tényleges gyártási dátumokat ezekre a technológiákra. Ennek ellenére ezeknek a technológiáknak a kombinációjával és másokkal a következő év végén, vagy valószínűbb, 2015-ben érdekes termékeket kell előállítani.