AMD otevřelo novou továrnu Fab 36

Továrna Fab 36

Protože Fab 30 již nedostačovala požadavkům trhu a AMD mělo na trhu vynikající produkt (Opteron a Athlon 64), došlo někdy mezi lety 2002 a 2003 k závažnému rozhodnutí. Tehdejší a zároveň současný generální ředitel Hector Ruiz rozhodnul, že AMD postaví další továrnu. Zvolena byla opět lokalita německých Drážďan a továrna byla pojmenována Fab 36 s cílem otevřít jí v roce 2005. Tato lokalita byla zvolena mimo jiné i proto, že německá vláda věnuje společnosti 654 milionů amerických dolarů jakožto dotaci a že poskytne bankovní záruky ve výši 80% půjčky.

Základní kámen byl položen v listopadu 2003, kdy řada představitelů AMD symbolicky stiskla tlačítko, na semaforu se objevila zelená a bagr začal pracovat.
Stavba trvala necelé dva roky včetně navezení příslušného vybavení:
Fab 36 stojí v Drážďanech hned vedle současné Fab 30. Celkový letecký pohled na tyto dvě továrny:

Na fotce je vpravo starší továrna Fab 30, vlevo nová Fab 36.

Nová továrna bude produkovat procesory na 300mm waferech, které mají 2,25x větší plochu. Tyto wafery, přestože jejich pořizovací cena je vyšší, umožňují vyrobit více čipů při nižších výrobních nákladech. Snižují se totiž náklady na opracování přepočtené na jeden čip, jelikož se při jejich používání snižuje např. spotřeba extra čisté vody na jednotku produkce. Plánovaná kapacita továrny je 20000 waferů. Přepočtením na 200mm wafery to znamená 45000 waferů. Celková kapacita pro výrobu procesorů se tak zvýší na téměř trojnásobek oproti současnému stavu. Samotné AMD tvrdí, že mu to umožní dodávat na trh až 100 milionů procesorů ročně (nyní dodává asi 36 milionů, což je 18% trhu).

V současnosti již nějakou dobu AMD testuje ve Fab 36 výrobu 90nm procesorů Athlon 64 na 300mm waferech. S dodáním prvních čipů do prodeje se počítá již na začátku příštího roku.

	Fab 30	Fab 36
rok zprovoznění	1999	2005
pořizovací cena	1,9 miliardy $	2,5 miliardy $
velikost clean room	13 935 m2	13 400 m2
výrobní technologie	180nm, 130nm, 90nm	90nm, 65nm
průměr waferu	200mm	300mm
počet waferů měsíčně	25000 ks	20000 ks

Továrna samotná je ale vybavena stroji, které umožní přechod na 65nm výrobní technologii. K tomu by mělo dojít přibližně v půlce příštího roku a kompletní přechod by měl být dokončen do poloviny roku 2007. V této souvislosti je nutné zmínit, že současná továrna Fab 30 není vybavena zařízením potřebným pro přechod na 65nm a zatím není jasné, co s ní AMD bude dále dělat. Nabízí se varianta zachování továrny a výměny strojů. Protože ale dnešní technologie neumožňují rapidní nárůsty frekvencí a výkonu, na které jsme byli za poslední roky zvyklí, je dost dobře možné, že AMD využije stávající Fab 30 se stávajícím vybavením a bude nadále vyrábět 90nm procesory i v příštích letech. Tato výrobní technologie má totiž například pro levnou řadu Sempron stále co nabídnout a přitom je již vyzkoušená a odladěná. Velikost dnes používaných čipů je pouhých 84 mm², což je dostatečně málo na to, aby se výroba vyplatila.

Připomeňme, že Sempron používá jádro DH8-E6 s 512kB L2, u nějž byla z marketingových důvodů polovina cache odpojena. V případě potřeby tak AMD může navýšit výkon zapnutím celé L2 cache, přičemž velikost čipu stále zůstane na 84 mm².

Obě továrny nyní v Drážďanech zaměstnávají zhruba 2600 lidí.

APM

Nová Fab 36 bude první továrnou AMD, která bude postavena s řídícím systémem APM verze 3.0 (stávající továrny Fab 25 a Fab 30 používají APM 2.0). APM je zkratkou pro Automated Precision Manufacturing a jedná se o systém, který umožňuje za běhu optimalizovat výrobu dle zvolených požadavků. Dle požadavků zákazníků je automatizovanou cestou přizpůsobeno nastavení strojů, mimo jiné i díky tomu, že jsou průběžně vyhodnocovány údaje o stavu strojů a zpracovávaných waferů. Tím se mění charakteristiky vyrobených čipů a je možné dosahovat optimálních výsledků.

Díky APM bylo v minulosti možné:

• přejít s úspěchem a bez problémů na 90nm technologii
• redukovat čas potřebný pro dosažení vysoké výtěžnosti o 80% oproti předchozím generacím
• získat první místo pro Fab 30 v žebříčku SEMATECH porovnávajícím kvalitu jednotlivých továren v období od prvního čtvrtletí 1999 do prvního čtvrtletí 2005

APM dále umožňuje velikou flexibilitu. Do standardního výrobního procesu mohou být přimíchány testovací wafery, na nichž se ověřuje nové nastavení, jedna linka může sloužit pro výrobu různých čipů a kvalita je průběžně vyhodnocována a případně korigována.

Technologie a její budoucnost

V současnosti AMD vyvíjí 65nm transistory společně s IBM, Toshibou a Sony. Tento vývoj probíhá v továrně IBM v East Fishkillu ve státě New York, USA (zařízení má název Semiconductor Research and Development Center). Před několika měsíci ukázali světu první vzorky 65nm produkce v podobě SRAM čipu. Údajně však již nyní má vzorky 65nm procesorů Athlon 64. 65nm výrobní technologie má přinést především tyto novinky:

• třetí generaci Strained Silicon
• přidání Nickel Silicide
• čtvrtou generaci low-k dielektrika snižujícího zpoždění na transistorových mezispojích

Do budoucna se předpokládá přechod na transistory o velikosti 45nm. K tomu by mělo dojít někdy v letech 2008 až 2009. V současnosti je tato technologie stále ještě ve stádiu vývoje, takže není zcela jasné, jaká vylepšení bude obsahovat. Hovoří se ale o Fully Depleted SOI, kovových hradlech transistorů a transistorech s více hradly.

Mimochodem, AMD zveřejnilo zajímavé údaje o svých současných výrobních technologiích. Zmínilo se například, že SOI wafer je několikanásobně dražší než klasický (bulk) wafer, avšak výsledná cena i se zpracováním není o mnoho vyšší. Proto se s nasazením SOI počítá i v dalších generacích výrobních technologií.

O technologii Strained Silicon bylo zase řečeno, že AMD jí začalo používat u svých 130nm procesorů. Později přišlo s druhou generací nazvanou dual stress liner, která spočívá v tom, že P-kanál transistoru je kompresován, zatímco N-kanál natažen (pomocí běžných materiálů). Tím se dosahuje až o 24% vyšší rychlosti přepínání transistorů s minimálním či vůbec žádným negativním dopadem na spotřebu. AMD poprvé použilo dual stress liner u pozdních generací 130nm procesorů a u 90nm procesorů. Poněkud překvapivá je ale zpráva, že strained silicon není použit u všech procesorů, nýbrž jen u některých.

Procesor	Modely vyráběné se Strained Silicon (Dual stress liner)
Opteron	x42, x44, x46, x46 HE, x48, x48 HE, x50, x50 HE, x52, x54
dual-core Opteron	nepoužívá Strained Silicon
Athlon 64	3700+, 4000+
Athlon 64 FX	FX55, FX57
Athlon 64 X2	nepoužívá Strained Silicon
Mobile Athlon 64	3000+, 3400+, 3700+, 4000+
Turion 64	ML-28, ML-30, ML-32, ML-34, ML-37, ML-40, ML-42

Jak si můžete všimnout, strained silicon nepoužívají klasické Athlony 64 s jádrem DH8-E6 (Venice) ani dvoujádrové procesory. Fakticky vzato je použit jen u jader SH7-CG (SledgeHammer), SH8-D0 (San Diego) a SH8-E4 (San Diego), což jsou vše jednojádrové čipy obsahující 1 MB L2 cache. Výjimkou jsou v tomto případě Turiony 64 řady MT s TDP 25W, které strained silicon nepoužívají. Toto napovídá, že přeci jenom tato technologie má určité negativní dopady na spotřebu, a právě proto je použita jen u procesorů, kde spotřeba není limitujícím faktorem. A to přeci jenom dvoujádrové čipy, nízkospotřebové Turiony 64 a nejpomalejší verze Athlonů 64 nejsou.

V nedávné recenzi Opteronu 144 jsem si všimnul, že procesor hřeje víc než klasický Athlon 64. Teď již víme, že to může být způsobeno použitím strained silicon. Vyšší zahřívání je ale u Opteronu vykoupeno lepšími možnostmi přetaktování.

Závěrem

AMD otevřením Fab 36 a smluvním ujednám s Chartered Semiconductor (o tom jsme informovali v tomto článku) získá tolik potřebnou výrobní kapacitu. Velcí výrobci jako Dell si již nebudou moct stěžovat, že AMD jim není schopné dodat dostatek procesorů, a že proto nemohou používat procesory Athlon. Větší produkční schopnosti také umožní dodávat na trh více dvoujádrových procesorů. Zdá se tedy, že firma má dobře rozjetý start do roku 2006...