Search the Community

На днях Samsung подтвердила планы использования сканеров EUV для выпуска DRAM. А во время конференции VLSI раскрыла подробности о своей 7-нм технологии, основанной на EUV. Новая литография предлагает широкий спектр преимуществ для чипов компании, которые, как ожидалось, могут появиться уже в Galaxy S10. Samsung собирается первой на рынке начать применение технологии EUV, сулящей ряд выгод по сравнению с традиционными инструментами, поставляемыми ASML или Nikon. Сегодня литографические инструменты используют свет с длиной волны 193 нм. EUV (фотолитография в глубоком ультрафиолете) — следующее поколение инструментов печати чипов, оснащённых сканерами с длиной волны 13,5 нм. Например, новые сканеры уже позволили Samsung создать самые маленькие FinFET-транзисторы в мире. В целом новый 7-нм техпроцесс компании, как сообщает корейский производитель, позволяет на 40 % увеличить плотность логики чипов по сравнению с её 10-нм нормами, используемыми в Snapdragon 845 и Exynos 9810. Это не единственное преимущество: Samsung говорит о повышении на 70 % точности фотошаблонов, что позволяет сократить количество циклов обработки и, соответственно, заметно снизить себестоимость. По сравнению со 193-нм сканерами новое EUV-оборудование от ASML также помогает быстрее наращивать долю выхода годных кристаллов, что тоже увеличивает экономию. Уже сейчас корейский гигант добился производства 256-Мбит тестовых кристаллов SRAM с использованием 7-нм норм с долей выхода годных чипов более 50 процентов. Кроме того, компания отпечатала полностью работоспособную 7-нм однокристальную систему с четырёхъядерным CPU и шестиядерным GPU. Samsung говорит, что новые 7-нм нормы EUV обеспечивают рост производительности на 20–30 % или снижение энергопотребления на 30–50 % (то есть до двух раз). К сожалению, процесс перехода от рискового производства в этом году до полноценной массовой печати кристаллов может занять у Samsung 12 месяцев и даже более. Другими словами, не стоит рассчитывать, что новый флагманский кристалл Samsung, который придёт на смену Exynos 9820, будет произведён с соблюдением 7-нм норм EUV. По-видимому, в Galaxy S10 будет использоваться чип на базе 8-нм LPP техпроцесса Samsung — такой же применяется якобы в производстве Snapdragon 730. Кстати, Samsung подтвердила, что может перевести чипы Qualcomm с 10-нм FinFET-печати на 8-нм техпроцесс, так что вполне можно ждать анонса ряда новых 8-нм процессоров Snapdragon. Тем временем TSMC придерживается другого подхода в освоении 7-нм норм: тайваньская компания опирается на отработанные литографические инструменты вместо освоения ULV-сканеров. За счёт этого её техпроцесс CLN7FF уже готов к массовому производству, а к концу года ожидается, что количество 7-нм продуктов, достигших стадии tapeout, превысит 50 и будет включать однокристальные системы, серверные CPU, графические и ИИ-ускорители, FPGA и сетевые процессоры. Одним из них выступает, по слухам, Apple A12, который появится в новых iPhone.

Несмотря на крупные инженерно-программные усилия по модернизации различного рода вычислительных чипов, главным источником прогресса выступает постоянное увеличение плотности полупроводниковой печати. Новым этапом станет переход на 7-нм нормы. Соответствующие производственные линии тайваньской TSMC будут использоваться такими крупными заказчиками, как NVIDIA, Qualcomm, Sony и Apple. Чтобы удовлетворить быстрорастущий спрос на такого рода продукцию, TSMC, как сообщается, ускоряет свои графики освоения массового 7-нм производства. Источники сообщают, что многие клиенты TSMC предпочитают пропустить более освоенный 10-нм техпроцесс для перехода сразу к 7-нм чипам. Помимо вышеуказанных компаний HiSilicon, MediaTek и Xilinx также подтвердили своё желание использовать передовые производственные нормы TSMC. А дизайнеры интегральных схем вроде Global Unichips и AIChip помогают своим клиентам в разработке 7-нм чипов. Массовое производство по 7-нм техпроцессу, именуемому N7, TSMC начала во втором квартале и ожидает, что оно достигнет 20 % в общем объёме выхода продукции в четвёртом квартале и 10 % по результатам всего 2018 года. По сравнению с 10-нм FinFET-техпроцессом, более тонкие нормы позволяют достичь в 1,6 раза большей плотности размещения транзисторов, на 20 % более высоких частот или на 40 % снизить энергопотребление. Компания нацелена на широкий спектр продукции, включая мобильные и серверные процессоры, логику сетевых устройств, игровые чипы, видеоускорители, FPGA, автомобильную электронику и процессоры искусственного интеллекта. Сообщается, что в 2019 году TSMC представит улучшенную версию N7 Plus, задействовав преимущества ультрафиолетовой EUV-литографии, за которой признаётся будущее полупроводниковой индустрии. По мере наращивания 7-нм производства, интерес к 10-нм техпроцессу будет ослабевать. По результатам первой четверти 2018 года около 19 % кремниевых пластин были произведены TSMC по 10-нм нормам, тогда как в последнем квартале доля сократится до 10 % и менее. Фабрика также продолжает выпуск 12-нм чипов для тех сегментов мобильного рынка, где особенно остро стоит вопрос стоимости компонентов.

О подготовке компанией AMD 7-нм флагманского графического ускорителя Vega 20, который придёт на смену нынешнему Vega 10, мы уже знаем с конца апреля (а первые сведения звучали ещё в январе). Появлялись даже первые результаты тестов этой видеокарты 3DMark 11, по-видимому, в профессиональном исполнении (если учитывать объём памяти в 32 Гбайт). Как сообщает ресурс TweakTown, ссылаясь на своих информаторов, графическое подразделение AMD Radeon Technologies Group собирается официально представить Vega 20 публике уже в ближайшие дни: произойдёт это якобы на мероприятии Computex 2018 в Тайбэе. Источники подтверждают, что речь идёт о решении для рабочих станций и профессионального рынка. Так или иначе, но в 7-нм ускорителе Vega 20 с 32 Гбайт видеопамяти HBM2, как сообщается, компания собирается исправить большинство ошибок и проблем, которыми отличается текущий флагман Vega 10. Если это действительно так, то игрокам имеет смысл ждать в этом или следующем году потребительскую версию этого мощного ускорителя. Судя по предыдущим утечкам, частота микросхем буферной памяти HBM2 будет внушительная — 1250 МГц, что соответствует пропускной способности подсистемы памяти в 640 Гбайт/с при 2048-битной шине. В арсенале собственно GPU Vega 20 ожидается 64 вычислительных кластера (4096 потоковых процессоров), как и у Vega 10. Источники TweakTown не сообщили, каковой будет цена профессиональной версии Vega 20, отметив лишь, что это дорогой продукт. Анонс, по всей видимости, должен состояться во время пресс-конференции AMD на Computex 2018, которая намечена на среду.

Южнокорейский гигант Samsung, по сообщениям сетевых источников, завершил разработку 7-нанометровой технологии производства микрочипов существенно раньше намеченных сроков. Речь идёт об изготовлении 7-нм изделий с применением методики EUV — литография в глубоком ультрафиолете. Ранее предполагалось, что разработка этой технологии будет завершена во второй половине текущего года. Но теперь говорится, что компания смогла опередить график примерно на полгода. Таким образом, уже в третьем квартале Samsung сможет внедрить EUV-литографию при изготовлении 7-нанометровых решений. По этой технологии, как ожидается, будет производиться будущий процессор Qualcomm Snapdragon 855, который, предположительно, ляжет в основу ряда региональных версий аппаратов Galaxy S10 и Galaxy S10+. Кроме того, новая технология будет применяться при выпуске собственных мобильных чипов Samsung следующего поколения. Добавим, что в конце февраля компания Samsung объявила о начале монтажа на заводе в городе Хвасоне (Корея) новой линии по производству микросхем по технологии EUV. Завершение работ намечено на вторую половину 2019 года, а промышленное производство — на 2020 год. Первоначальные инвестиции в новую EUV-линию к 2020 году, по прогнозам, составят $6 млрд, а дополнительные инвестиции будут определяться потребностями рынка.

Компания Xilinx сделала достоянием гласности информацию о работе над проектом под кодовым именем «Project Everest». В рамках проекта создаётся платформа, которую назвали ACAP (Adaptive Compute Acceleration Platform; по-русски: платформа для ускорителей с поддержкой адаптивных вычислений). По замыслу Xilinx, аппаратные ускорители расчётов в центрах по обработке данных, будь то центральные процессоры или специализированные ускорители, должны автоматически адаптироваться к актуальной рабочей нагрузке подобно программному обеспечению. Платформа Xilinx Project Everest будет сочетать высокопроизводительную логику компании нового поколения, прикладной процессор, процессор для обработки данных в реальном масштабе времени, один или два программируемых вычислительных «движка», блок для работы с радиочастотными компонентами, высокоскоростные преобразователи SerDes, программируемые интерфейсы ввода/вывода, контроллер памяти HBM и ряд других блоков и интерфейсов, и всё это будет связано внутренней высокоскоростной шиной. На разработку платформы ACAP компания Xilinx потратила свыше $1 млрд. Проектом Everest в течение 4 лет занимались 1500 инженеров компании. Цифровой проект для передачи в производство будет готов позже в текущем году. Изготавливать чипы Project Everest будет компания TSMC в рамках 7-нм техпроцесса. Поставки намечены на 2019 год. Финальный чип будет представлять собой комбинацию из нескольких кристаллов на общей подложке с огромным даже по современным меркам числом транзисторов — свыше 50 млрд штук. По словам разработчика, скорость перепрограммирования блоков платформы Project Everest будет на уровне миллисекунд. Это сделает ускорители на основе ACAP от 10 до 100 раз эффективнее по сравнению с центральными и графическими процессорами в случае обработки данных на таких новых направлениях, как «большие данные» и искусственный интеллект. Сюда же можно добавить машинное зрение, распознавание речи, поиск, принятие решений ИИ и многое другое, с чем процессоры общего назначения справляются с большими затратами ресурсов. Кроме того, компания Xilinx обещает сделать программирование для гибридных матриц не сложнее, например, программирования для графических процессоров. Для ACAP будут доступны инструменты подобные C/C++, OpenCL и Python. Это понизит или сотрёт барьер между обычными программистами и специалистами по работе с матрицами FPGA. В Xilinx возлагают массу надежд на новую платформу, расценивая её как один из трёх важнейших направлений в развитии компании.

В нынешнюю пятницу, как сообщают южнокорейские источники со ссылкой на официальных представителей Samsung Electronics, компания торжественно откроет строительство нового полупроводникового завода. Цеха новой фабрики будут возведены рядом с действующим предприятием Line 17 вблизи города Хвасон (Hwasung). Первой и основной продукцией нового завода станут 7-нм чипы, что произойдёт ближе к концу 2019 года. Похоже, Samsung перенимает манеру у компании TSMC, которая взяла моду строить новый завод для каждого нового техпроцесса. Мощности нового предприятия отдадут для нужд контрактного производства Samsung Foundry. Ожидается, что на предприятии будут размещены до 10 EUV-сканеров компании ASML, стоимость каждого из которых превышает $100 млн. Сейчас для нужд Samsung Foundry на заводе Line 17 работает одна EUV-установка. С вводом в строй новых линий в 2019 году использование EUV-проекции примет совсем другой размах. Вкратце напомним, Samsung намерена первой начать частичное использование сканеров EUV для выпуска массовых чипов. Это произойдёт применительно к первому поколению 7-нм техпроцесса компании уже во второй половине текущего года. В 2019 году компания начнёт выпускать чипы с использованием второго поколения 7-нм техпроцесса с более глубокой интеграцией сканеров EUV в производство. Компания TSMC, например, начнёт использовать EUV проекцию только применительно ко второму поколению фирменного 7-нм техпроцесса, и это будет лишь в следующем году. На рынке контрактного производства чипов Samsung отстаёт от TSMC, GlobalFoundries и UMC, занимая четвёртое место, за которое соперничает с китайской компанией SMIC. Раннее внедрение проекции с длиной волны 13,5 нм даёт компании шанс пройти по ухабам новых технологий и раньше других научиться выпускать полупроводники с лучшей рентабельностью и с лучшими характеристиками. Нечто подобное в новейшей истории компании произошло, когда они на полтора года раньше других приступили к выпуску памяти 3D NAND. Около полутора лет Samsung выпускала 3D NAND себе в убыток, зато потом её прибыль на этом поприще взлетела ракетой. Увы, в контрактном производстве Samsung не так проворна. Тайваньская TSMC 26 января приступила к строительству 300-мм завода Fab 18 в южном научном парке Тайваня (Southern Taiwan Science Park, STSP). Это предприятие начнёт выпускать 5-нм полупроводники примерно в одно время с запуском 7-нм линий Samsung, первый камень в фундамент которых заложен в эту пятницу. Впрочем, это бег на длинную дистанцию. Победит не первый, а добежавший.

На конференции International Electron Devices Meeting (IEDM 2017), которая прошла в начале декабря, компания GlobalFoundries пролила чуть больше света на техпроцесс производства полупроводников с нормами 7 нм. Некоторые данные о техпроцессе 7LP (Leading-Performance) компания сообщала ранее. Теперь у нас появилась возможность дополнить данные и узнать кое-что новое, например, что в рамках 7-нм техпроцесса 7LP будет предложено два варианта выпуска полупроводников: для мобильного применения и для высокопроизводительных вычислений. По каким-то причинам GlobalFoundries не разделяет эти техпроцессы, хотя они значительно отличаются друг от друга. Техпроцесс для 7-нм чипов мобильного назначения предполагает высокоплотное размещение транзисторов, каждый из которых будет состоять из двух рёбер FinFET (каждое ребро — это транзисторный канал, окружённый затвором). Это позволит уменьшить площадь кристалла на 30 % и даже больше по сравнению с 14-нм FinFET техпроцессом. Кроме этого производительность (частоту транзисторов) можно будет увеличить до 40 % или уменьшить потребление до 55 %. Техпроцесс для производительных 7-нм решений, например, для процессоров компании AMD, подразумевает создание транзисторов с четырьмя рёбрами FinFET. Это очевидным образом увеличит площадь кристаллов и рабочие токи, зато позволит добавить ещё порядка 10 % производительности. Данная разновидность 7-нм техпроцесса также будет эксплуатировать более широкие проводники и увеличенные в диаметре отверстия сквозной металлизации. Кстати, компания AMD, как и Intel, для проводников и каналов с металлизацией планирует использовать кобальт. Это снизит явление электромиграции и уменьшит сопротивление межслойных соединений. В компании AMD не уточняют, как много слоёв металлизации будут использовать кобальт. Компания Intel переведёт на этот металл только два нижних металлических слоя. В компании не уточняют геометрические размеры рёбер и их форму (профиль) применительно к техпроцессу 7LP. Можно подозревать, что эти параметры несильно отличаются от геометрических размеров рёбер для 10-нм техпроцесса Intel или даже проигрывают им. Например, «межрёберное» расстояние для 10-нм техпроцесса Intel составляет 34 нм (fin pitch), а для 7-нм техпроцесса AMD, о чём она сообщила на IEDM 2017, 30 нм. Из других данных, о которых Intel прямо не говорит, AMD сообщила о расстоянии между затворами (gate pitch) — 56 нм и о минимальном расстоянии между металлическими проводниками (metal pitch) — 40 нм. Следует ожидать, что на данном этапе у Intel с этим чуть хуже. Что касается использования EUV-сканеров, то GlobalFoundries будет вводить новое оборудование для выпуска 7-нм решений поэтапно. На первом этапе сканеры EUV будут задействованы для изготовления металлических слоёв вне кристалла (нижележащая контактная группа или BEOL) и для изготовления сквозных отверстий для металлизации для межслойных соединений в контактной группе. Это сократит процесс не менее чем на 10 производственных шагов на этапе литографической обработки кремниевой пластины. На втором этапе EUV-сканеры будут использоваться для изготовления некоторых критических слоёв уже при обработке кристалла. Оба этапа раннего внедрения EUV-сканеров в сумме обещают уменьшить стоимость работ на 20 % или чуть больше. В заключение напомним, что рисковое производство с нормами 7 нм компания GlobalFoundries начнёт во второй половине 2018 года с запуском массового производства в 2019 году.

Си Си Вей (C. C. Wei), один из исполнительных директоров Taiwan Semiconductor Manufacturing Company (TSMC), рассказал о планах компании по внедрению новых технологий производства микрочипов. По его словам, TSMC уже приступила к массовому изготовлению продукции по 10-нанометровой технологии. Сейчас этот техпроцесс ориентирован прежде всего на выпуск микрочипов для мобильных устройств. Для решений, нацеленных на Интернет вещей, компания использует преимущественно 55-, 40- и 28-нанометровую технологии. Господин Вей сообщил, что в следующем году TSMC начнёт массовый выпуск продукции с применением передовой 7-нанометровой технологии. Эта методика будет использоваться при выпуске микрочипов для мобильных устройств, систем высокопроизводительных вычислений и автомобильной техники. В 2019-м компания намерена внедрить на коммерческой основе улучшенную 7-нанометровую технологию производства, в которой наконец-то начнёт применяться EUV-литография. Тогда же начнётся рисковый выпуск изделий с использованием 5-нанометровой методики. Нужно отметить, что в 2016 году выручка TSMC составила NT$947,94 млрд (около $30,53 млрд), что на 12,4 % больше результата в 2015-м и является максимальным годовым показателем компании.