Počítačové čipy a hranice pokroku: kam spěje polovodičový průmysl?

Zbylá trojice firem ze všech těch, které dříve neúnavně vyvíjely nové a nové výrobní procesy, má aktuálně před ostatními značný náskok, který bylo velice těžké vybudovat, ale lze jej velice snadno ztratit, což nám v posledních letech názorně ukázal Intel. Zde jednoduše platí, že nelze ubrat tempo a není možné přestat investovat, neboť z tohoto závodu lze odstoupit pouze jednou a i zaškobrtnutí dokáže způsobit vážné potíže. 

 

Intel byl v době nástupu svého 14nm procesu na vrcholu, měl vybudovaný slušný náskok a pomýšlel na to, že jeho 10nm proces tento náskok ještě zvýší. Jak ale později jeho zástupci přiznali, byli příliš ambiciózní a z plánovaného veledůležitého procesu se vyklubala neustále se zpožďující katastrofa, která zcela zrušila tehdejší ještě relativně dobře fungující strategii pravidelné obměny nového výrobního procesu a nové mikroarchitektury rok co rok. 

 

Firmy Samsung a TSMC těchto problémů dokázaly využít, neboť těmto firmám se v posledních letech naopak vede ve vývoji pozoruhodně dobře, což bylo přímo požehnání zvláště pro firmu AMD, která po velice hubených letech měla rázem k dispozici vedle konkurenceschopné procesorové architektury i potřebný výrobní proces. Nicméně vedle kvality by dnes potřebovala ještě kvantitu, čili výrobní kapacity, takže k tomu, aby AMD srazilo Intel na kolena, je vskutku velice daleko a nyní to navíc vypadá, že Intel už přestal plést nohama a opět si srovnal mířidla. 

 

 

Letos Intel konečně udělá tečku za svou 14nm érou, když na trh vyšle 10nm desktopové procesory v podobě generace Alder Lake. Ta bude sama představovat menší či větší revoluci (dle úhlu pohledu) v tom, že po vzoru Lakefieldu nabídne mix výkonných a slabších procesorových jader, takže na podzim už budeme řešit plánování procesů, čili to, jakým způsobem bude systém řídit přiřazování hardwarových prostředků procesoru a co to bude znamenat pro výkon, taktování či samotný výběr z různých konfigurací Alder Lake. 

 

 

Pak už bude zbývat jen to, aby Intel vyslal na trh nové HEDT procesory proti řadovým Threadripperům, neboť 10nm Xeon W jsou už téměř tu jako konkurence pro Threadrippery Pro. Ale to už je jen drobnost, takže v případě Intelu začne nová éra a my budeme už jako obvykle netrpělivě vyhlížet tu další, a sice 7nm (s novým označením Intel 4), která v případě této firmy dá promluvit EUV strojům, které se jinde už vesele používají. Ale máme už i výhled mnohem dále, ovšem o tom až později.

 

 

Skutečně nejmodernější procesy se v praxi využívají spíše pro celkově úspornější mobilní čipy, což ostatně platí i pro samotný Intel. Verze nových procesů vyladěné pro výkonnější a zpravidla větší čipy nastupují později, kdy má i z ekonomického hlediska (výtěžnost) smysl je využívat pro velká GPU či procesory. 

 

Proto dnes mezi významné zákazníky TSMC využívající 5nm proces zprvu patřily jen dvě firmy, a to Apple (A14/A14X) a loni to byl také ještě Huawei či spíše jeho HiSilicon, než byla tato spolupráce nuceně ukončena.

 

Huawei si tak už svůj Kirin 1100 v továrnách TSMC vyrábět nenechá, ale my v uvedeném seznamu můžeme dobře vidět to, o čem jsme mluvili v předchozí kapitole. Jde tu především o 5G, mobilní SoC či AI a v závěsu také o hardware firem AMD, NVIDIA (částečně rovněž AI) a nově se přidá dle očekávání také Intel se svými Xe. 

 

5nm proces firmy TSMC (N5) tak v našem případě ještě patří budoucnosti, a tak ani nemůžeme s jistotou tvrdit, že zmíněné produkty jako Zen 4, RDNA3, Hopper či Xe budou skutečně na něm založeny. Ostatně plány se mění a už nyní víme, že před NVIDIA Hopper se vmáčkla generace Ada Lovelace a konec konců, ne všechny čipy z jedné generace musí být nutně tvořeny jedním procesem, což je i případ 7nm i 8nm Ampere (akcelerátory a herní GPU). 

 

 

I když je tedy v případě PC produktů a firmy TSMC aktuální proces N7, pak ta má již přibližně rok k dispozici N5 a brzy se chystá k dalšímu významnému kroku, jehož dopad pocítí trh s PC až za pár let. 

 

 

Společnost Samsung není obvykle tak sdílná jako TSMC a těžko je možné mít o jejích výrobních procesech, které dává k dispozici ostatním, dobrý přehled. To je důsledek jedné prosté věci, TSMC jako tzv. pure play foundry netvoří žádné své produkty a jen dává ostatním k dispozici své kapacity.

 

Samsung, a konkrétně tu samozřejmě mluvíme o Samsung Electronics, je sám výrobce různé elektroniky včetně mobilních telefonů, televizorů, notebooků a především pak pamětí NAND Flash a DRAM, takže své výrobní kapacity potřebuje primárně pro sebe. Moderní 8nm GPU NVIDIA Ampere ale vyrábí právě Samsung, takže jde o velice důležitou společnost i pro zakázkovou výrobu čipů, přičemž její 8nm proces pochopitelně také není to nejmodernější, co má k dispozici. Ve skutečnosti je to právě Samsung, kdo by mohl v nejbližších letech udávat krok, ale to teprve uvidíme

 

 

Dá se říci, že Samsung je na tom velice podobně jako TSMC, pokud bychom tedy měli srovnávat jen na základě nanometrového označování technologií, které už je pěknou řádku let zavádějící, i když to se bude v praxi týkat spíše srovnání s procesy Intelu. Aktuálně tak Samsung disponuje už také 5nm procesem, chystá si odvozené 4nm procesy a pak velký skok na GAAFET.