Нові вдосконалення чіпа обіцяють збільшений термін служби акумулятора

Кілька оголошень про створення чіпів сьогодні повідомляють про важливі зміни в способі виробництва процесорів у майбутньому.

По-перше, Taiwan Semiconductor Manufacturing Corp. (TSMC) та ARM заявили, що TSMC розробила процесор ARM наступного покоління для 16-метрового процесу FinFET. По-друге, Globalfoundries заявив, що продемонстрував тривимірну стекоподібність мікросхем, використовуючи процес, відомий під назвою "Через силіконові вії" (TSV). Оголошення TSMC показує, що ливарний завод рухається до того, щоб працювати FinFETs і що 64-бітні ядра ARM прогресують, в той час як повідомлення Globalfoundries вказує на можливість пришвидшити з'єднання між штампами, що забезпечує більш високу продуктивність.

Більшість спостерігачів вважають, що процес контролю FinFET, який передбачає використання вертикального або 3D-каналу на відміну від традиційного плоского транзистора для упаковки більшої кількості транзисторів на мікросхемі, продовжуючи масштабувати продуктивність і потужність, важливий для контролю витоку транзистора. Таким чином, це зробить більш енергоефективними процесорами. Це важливо, тому що я думаю, що ми всі хотіли б, щоб наші телефони та планшети використовували менше енергії та покращували час роботи акумулятора.

Intel вперше почала масово виробляти технологію FinFET, використовуючи свою технологію Tri-Gate, і в даний час використовує це для виготовлення своїх 22-нм мікросхем Ivy Bridge. Група спільних платформ, що складається з IBM, Globalfoundries та Samsung, нещодавно заявила, що йде на шлях виготовлення FinFET на своєму 14-нм процесі у 2014 році, масштабне виробництво, ймовірно, у 2015 році.

Нещодавно подія Globalfoundries заявила, що має симуляцію двоядерного ядра ARM Cortex-A9, в той час як Samsung заявила, що створила випуск ARM Cortex-A7 в обох випадках, використовуючи свої 14-нм технології FinFET.

Компанія TSMC, найбільший у світі незалежний виробник напівпровідників, раніше заявляла, що теж збирається виготовляти FinFET, як називає її 16-нм процес. (Як і підхід до загальної групи платформ, це, мабуть, передбачає зміну передніх транзисторів, але підтримує зворотній процес на 20 нм.) TSMC виробляє широкий спектр процесорів, які використовуються в сучасних продуктах, включаючи передові процесори від Qualcomm, Nvidia, Broadcom та багатьох інших. У сьогоднішньому повідомленні говориться, що TSMC та ARM співпрацювали для оптимізації Cortex-A57 для процесу FinFET, використовуючи фізичну IP-адресу ARM Artisan, макроси пам'яті TSMC та різні технології автоматизованого дизайну (EDA). Сенс побудови цих вафель полягає в налаштуванні процесу TSMC та отримання зворотного зв’язку щодо взаємодії процесу FinFET з архітектурою.

Cortex-A57 буде першим процесорним ядром ARM, який підтримує свою архітектуру ARMv8 і, таким чином, його перший 64-бітний ядро. Ядра ARM вбудовані в дуже великий спектр процесорів, в тому числі в майже кожному мобільному телефоні, і перехід на 64-бітний повинен принести нові можливості. Зокрема, ряд постачальників працює над 64-бітовими серверними мікросхемами, використовуючи це ядро, а інші з’єднують його з низькою потужністю Cortex-A53 у майбутніх процесорах додатків для мобільних телефонів. ARM каже, що перші процесори, що використовують ядра A57 і A53, з'являться на 28 нм, і можна було б очікувати, що виробництво відбудеться на 20 нм після цього, а потім перехід на виробництво FinFET.

У цій першій 16-нм стрічці FinFET, ARM каже, що A57 був меншим, ніж Cortex-A15 на 28 нм, що становить приблизно 6 мм ², хоча він пропонує нові функції, такі як 64-бітні можливості. Ця стрічка включала високопродуктивну бібліотеку, яка використовує більші комірки, ніж часто використовуються в мобільних мікросхемах, і ще не оптимізована для цього процесу, тому отримане ядро ​​може бути навіть меншим.

Тим часом Globalfoundries заявив, що продемонстрував свої перші повнофункціональні вафлі SRAM, які використовують ТСВ у своєму 20nm-LPM (малопотужному для мобільних пристроїв) процесі. TSV дозволяють тримати укладання мікросхем, що не тільки зменшує фізичний слід, але також збільшує пропускну здатність і зменшує потужність. Ефективно вони інтегрують провідний матеріал між декількома шарами кремнієвої штампи, створюючи вертикально укладені стружки. У підході Globalfoundries "через середину" з'єднання або віаси вставляються в кремній після того, як вафлі закінчили передню частину процесу, але перед початком зворотного кінця лінії. Створюючи телевізори після технологічного процесу, що передбачає високі температури, Globalfoundries може використовувати мідь для отримання віядів для кращих показників.

Зауважимо, що кожне вим’я фактично є досить великим порівняно з типовими характеристиками сучасного процесора, вимірюючи мікрони порівняно з нанометрами, які використовуються для виробництва транзисторів. Типовому процесору програмного чи графічного мікросхеми може знадобитися 1000 або близько таких віядів.

Демонстрація була проведена на Fab 8 Globalfoundries в окрузі Саратога, Нью-Йорк.

Знову ж таки, це важливо, тому що в галузі вже давно говорять про складання чіпів. Дійсно, Nvidia нещодавно заявила, що її графічний процесор 2015 року, відомий як "Volta", буде включати в себе складену DRAM для підвищення продуктивності. Широко очікується, що в інших ливарних закладах також з’являться пропозиції TSV.

Ніби продемонструючи важливість ТСВ, низка виробників пам'яті, виробників логічних мікросхем, виробників систем та ливарних підприємств сьогодні оголосила, що вони досягли консенсусу щодо стандарту для "гібридного куба пам'яті", який використовує кілька фізичних шарів штампу збільшити як щільність, так і пропускну здатність пам’яті. Я вперше побачив цей продукт в демонстрації Micron на Форумі розробників Intel близько 18 місяців тому, але тепер він перетворився на групу під назвою консорціум Hybrid Memory Cube і включає всіх трьох основних виробників DRAM: Micron, Samsung та SK Hynix.

Нова специфікація стосується короткодоступних та "ультракоротких" з'єднань на фізичних рівнях, особливо для підключень до логіки в таких додатках, як високопродуктивна мережа та тестування та управління. Початкова специфікація включає до 15 Гбіт / с для короткого охоплення і до 10 Гбіт / с для ультракороткого досяжності. Група ставить собі за мету модернізувати їх до 28 Гбіт / с і 15 Гбіт / с до першого кварталу 2014 року. 2014.)

У цьому році ви не побачите 16nm-продуктів; промисловість не буде переходити на 20-нм продукцію до самого кінця року або на початку наступного року. Ви відразу не побачите процесорів, які включають TSV. Насправді ні TSMC, ні Globalfoundries не дали фактичних дат виробництва цих технологій. Тим не менш, різні комбінації цих технологій та інших повинні дати кілька цікавих продуктів наприкінці наступного року, або, що більше ймовірно, у 2015 році.