Bersiaplah untuk chip 14nm dan 16nm

Pekan lalu, saya menulis tentang prosesor aplikasi 20nm pertama, yang dijadwalkan akan dikirim dalam produk awal tahun depan. Tetapi jika perusahaan pembuat chip sedikit lebih lambat dari yang saya harapkan untuk 20nm, mereka berencana untuk beralih dengan cepat ke node berikutnya, chip 14nm dan 16nm. Itu tidak akan mengejutkan saya jika kita melihat sangat sedikit chip 20nm, dan sebaliknya melihat banyak desain melewati generasi itu dan langsung dari standar proses 28nm pada kebanyakan chip terdepan saat ini ke generasi 14 atau 16nm.

Tentu saja, Intel berada di irama sendiri, setelah mulai mengirimkan chip 22nm dua tahun lalu, dengan chip 14nm dijadwalkan untuk ketersediaan massal pada paruh kedua tahun ini. Sebagai gantinya, saya berbicara tentang chip dari perusahaan semikonduktor yang luar biasa - semua orang dari Apple dan Qualcomm ke Nvidia dan AMD - yang menggunakan perusahaan manufaktur yang dikenal sebagai pengecoran - seperti TSMC, Samsung, dan Globalfoundries - untuk benar-benar memproduksi chip. Semua pengecoran utama menggunakan transistor planar tradisional pada 20nm, sementara berencana untuk memperkenalkan desain 3-D atau FinFET pada langkah berikutnya, yang disebut TSMC 16nm dan Samsung dan Globalfoundries menyebut 14nm. Dalam kedua kasus, ini akan melibatkan mengubah dan mengecilkan transistor sendiri sambil meninggalkan ujung belakang pada desain yang sama seperti untuk 20nm, jadi itu adalah sesuatu seperti "setengah-simpul, " bukan generasi penuh menyusut. (Saya membahas kesulitan menghadapi skala chip awal bulan ini.)

Pengumuman besar minggu lalu dalam nada ini datang dari Samsung dan Globalfoundries, yang mengumumkan rencana untuk berkolaborasi pada produksi 14nm, sehingga perusahaan desain chip dapat secara teoritis membuat desain yang sama di pabrik dari kedua perusahaan.

Secara efektif, ini tampaknya berarti bahwa Samsung melisensikan proses FinFET 14nmnya ke Globalfoundries, yang akan memungkinkan sejumlah besar pabrik untuk menggunakan proses itu, menciptakan pesaing yang lebih kuat untuk TSMC, yang merupakan pengecoran terkemuka. Kedua kelompok sering bersaing untuk pelanggan terdepan, seperti Apple. TSMC dan Samsung menunjukkan chip uji awal yang diproduksi pada proses 16 dan 14nm mereka di ISSCC menunjukkan beberapa minggu lalu.

Samsung membuat prototip 14nm di pabriknya di GiHeung, Korea Selatan dan akan menawarkan manufaktur di pabriknya di Hwaseong, Korea Selatan dan di Austin, Texas, sementara Globalfoundries akan menawarkannya di pabriknya di dekat Saratoga, NY.

Dalam pengumuman itu, kedua perusahaan mengatakan proses ini akan memungkinkan chip dengan kecepatan hingga 20 persen lebih tinggi menggunakan daya yang sama, atau bisa berjalan pada kecepatan yang sama dan menggunakan daya 35 persen lebih sedikit. (Perhatikan ketika ada produsen chip berbicara tentang kecepatan atau daya, mereka berbicara pada tingkat transistor; produk jadi sering sangat berbeda.) Mereka juga mengatakan proses ini memberikan 15 persen penskalaan bidang teknologi planar 20nm industri, peningkatan yang bagus untuk setengah -tidak. Samsung sudah mulai membuat prototipe dan mengatakan akan memulai produksi massal pada akhir 2014. (Sekali lagi, perhatikan biasanya ada jeda beberapa bulan antara ketika pengecoran memulai produksi massal dan chip muncul pada produk konsumen.)

Generasi pertama ini akan berada pada proses Peningkatan Daya Rendah (LPE), dengan proses Low Power Plus (LPP) memberikan peningkatan kinerja yang tersedia pada tahun 2015. Globalfoundries akan meningkatkan produksi LPE di awal tahun 2015. Ini lebih lambat dari roadmap aslinya tetapi setidaknya celah antara itu dan 20nm belum lagi.

Kedua perusahaan mengatakan mereka memiliki proses 20 nm mereka bekerja untuk produk uji sekarang, dan mengharapkan produksi meningkat akhir tahun ini, meskipun kami belum mendengar produk spesifik yang diumumkan. Globalfoundries mengatakan teknologi 20nmnya memberikan peningkatan kinerja hingga 40 persen dan dua kali lipat gerbang produk 28nm, sementara Samsung sebelumnya mengatakan bahwa proses 20nm 30 persen lebih cepat dari pada 28nm.

TSMC mengatakan telah memulai produksi penuh 20nm dan akan meningkatkan produksi SoC 20nm pada paruh kedua tahun ini. TSMC mengklaim proses 20nm-nya dapat memberikan kecepatan 30 persen lebih tinggi atau daya 25 persen lebih sedikit dari teknologi 28nm, dengan kepadatan 1, 9 kali lipat. Pindah ke 16nm, TSMC merencanakan proses 16-FinFET dan 16-FinFET Plus, dan mengatakan versi pertama akan menawarkan peningkatan kecepatan 30 persen pada daya yang sama. Baru-baru ini, perusahaan telah mengatakan versi Plus akan menawarkan peningkatan kecepatan 15 persen tambahan atau pengurangan daya 30 persen dibandingkan dengan versi pertama (untuk total peningkatan kecepatan 40 persen dan pengurangan daya 55 persen di atas 20nm). Ini akan diikuti oleh versi 10nm, yang dijadwalkan untuk memulai "produksi risiko" (prototipe awal) pada akhir 2015, dengan peningkatan kecepatan 25 persen atau pengurangan daya 45 persen, dibandingkan dengan versi 16-FinFET Plus, bersama dengan 2, 2 X peningkatan kepadatan.

Sejauh ini hanya Qualcomm yang telah mengumumkan produk 20nm utama, dengan modem 20nm pertama yang dibuat oleh TSMC akan keluar dalam produk di paruh kedua tahun ini, dan prosesor aplikasi 20nm pertama - Snapdragon 810 - ditujukan untuk pengiriman produk di babak pertama tahun 2015. Tapi ingat itu selalu butuh waktu antara ketika pengecoran mengatakan mereka dalam produksi massal sampai produk konsumen nyata muncul dalam volume.

Kolaborasi antara Samsung dan Globalfoundries menarik karena keduanya telah menjadi anggota Common Platform Alliance, yang berbasis pada proses pembuatan chip dari IBM. Common Platform rupanya mencakup teknologi dari 65nm hingga 28nm, jadi sepertinya ini adalah dua perusahaan manufaktur besar yang bergabung dalam proses Samsung tanpa keterlibatan IBM. Tetapi baik Samsung dan Globalfoundries masih bekerja dengan IBM melalui grup R&D di Albany, NY yang sedang menjajaki opsi untuk 10nm dan seterusnya.

Jika perusahaan benar-benar dapat memenuhi janji mereka, kita harus melihat produk konsumen terdepan menggunakan 28nm sebagian besar tahun ini, 20nm tahun depan, 14 atau 16 nm pada 2016, dan mungkin 10nm pada 2017. Sementara itu, Intel mengatakan sedang membuat 14nm dalam volume sekarang, dan kita akan melihatnya di banyak produk di paruh kedua tahun ini, dengan 10nm setelah dua tahun di belakang. Ini bisa membuat beberapa tahun ke depan cukup menarik, karena kita mungkin melihat peningkatan daya dan efisiensi energi dalam produk kita setiap tahun.