TSMC, Samsung, GloFo a Intel: velká čtyřka se chystá na 7nm
11.5.2017, Jan Vítek, aktualita
Ve světě existuje už jen několik výrobců, kteří se dokáží držet v absolutní špičce v oboru výroby polovodičů. Nyní už je k dispozici 10nm technologie, ale další velký skok pro výkonné čipy budou až 7nm technologie. Co ale bude dál?
Jisté je v tomto oboru jen to, že křemíkové technologie jednou skončí a nepůjde je už dále zmenšovat, neboť narazí na fyzické limity. Společně s pokrokem se také velice prodražuje vývoj nových technologií, což je hlavní důvod, proč v této honbě už zůstaly v podstatě jen čtyři firmy, a to TSMC, Samsung, GlobalFoundries a Intel. Vývoj je sice drahý, ale společnost, která má k dispozici nejlepší výrobní proces, má také oproti ostatním značnou výhodu. Ta buď spočívá v technologické nadřazenosti jejích produktů, což byla v posledních letech otázka především Intelu vs. AMD a pak tu jsou firmy TSMC a Samsung soupeřící o místo jedničky v oblasti zakázkové výroby. Zde zase platí, že kdo má nejlepší proces, ten si může brousit zuby na nejlukrativnější zakázky.
Server Anandtech dal přitom dohromady pěknou tabulku, která ukazuje, jaká je aktuální situace a výhled do budoucnosti. Jak je vidět, tabulka se věnuje také firmám SMIC a UMC, ale ty jsou přeci jen za ostatními pozadu a není pravděpodobné, že by hlavní čtyřku dokázaly dohnat a udržet s ní krok.
Jako první tu máme firmu GlobalFoundries vzniklou odštěpením továren AMD, která se nastartovala díky licencovanému procesu 14LPP, který získala od Samsungu. Jde nyní o dvorního dodavatele firmy AMD, který vyrábí její CPU i GPU a očekává se, že ten v druhé polovině příštího roku už přejde na 7nm technologii, na kterou chce plně najet do konce 2018. Půjde ještě o konvenční 193nm litografii, ale od roku 2019 už má následovat extrémní ultrafialová litografie (EUV), která by měla dohat křemíkové technologie až k extrému a potažmo jejich konci. GloFo tak přeskočí 10nm proces na rozdíll od všech ostatních.
Plány Intelu jsou dobře známé. Ten plánuje ještě dlouho využívat 14nm proces, který chce ještě dále vylepšit jako 14nm++ (Kaby Lake jsou tvořeny procesem 14nm+). Na trhu tak budou koexistovat moderní 14nm i 10nm procesory a očekávat můžeme, že pokročilou technologií budou zpočátku vyráběny především mobilní čipy. Navíc to vypadá, že v několika dalších letech bude Intel za ostatními firmami zaostávat, ale jak dobře víme, v tomto případě není nanometr jako nanometr. Jednotlivé technologie se mezi sebou značně liší v mnoha ohledech, jako je třeba jen prostá velikost prvků, která určuje, kolik tranzistorů se na čip dá vměstnat. Samotný Intel tyto rozdíly rád připomíná, protože hrají v jeho prospěch. Intel také zároveň s tím neposkytl žádné informace o využití EUV a je dost dobře možné, že nám v příštích letech přichystá nejedno překvapení. Na rozdíl od ostatních firem a především TSMC totiž své technologické plány výroby spíše tají.
Pak tu máme Samsung se známými 14nm procesy, které bude nejdříve následovat 10nm LPE aktuální již v tomto roce, ale určený jen nízkovýkonným mobilním čipům. Proces 10LPP bude následovat až v příštím roce a je otázka, zda se s ním v desktopovém světě čipů AMD, Intel a NVIDIA vůbec setkáme. Samsung se pak plánuje po malých krůčcích postupně dostat i pod 7 nm, což už asi bez EUV nepůjde.
Nakonec tu je TSMC, hlavní dodavatel NVIDIE, v jehož případě tu evidentně chybí 12nm proces FFN, jímž je vyráběna nová Tesla V100. Právě TSMC chce být ze všech firem ve vývoji nejagresivnější, a tak chce nejdříve nabídnout 7nm proces a od druhé poloviny 2019 u v podobně CLN7FF+ s využitím EUV. Pak už firmu čeká přechod na 5nm, ale to je ještě ve hvězdách, neboť zde už se opravdu pohybujeme na hranicích možného.
Právě přechod na EUV v sobě skrývá obrovský potenciál, ale také nebezpečí z dalších odkladů. Však tato technologie je ve vývoji už mnoho let a původně se s ní počítalo i pro 45nm čipy, ale nakonec nebude potřeba ani pro 10nm procesy. Problém je ten, že zdroje EUV záření dosud nejsou tak výkonné, aby to stačilo na produkci. Ukazuje se také, že výrobci začínají značně prodlužovat životnost výrobních procesů, což potkalo už 28nm a nyní i 14nm, což nikdy předtím nedělali, protože nemuseli. V tabulce se tak spíše koukáme na jakousi ideální roadmap, která by se nakonec mohla roztáhnout na mnohem větší časový úsek a vypadá to, že nejvíce střízlivý ve svých odhadech je právě Intel. To dává smysl i z toho hlediska, že jako jediný ze srovnávaných firem vyrábí především pro sebe, a tak mu může být naprosto jedno, že slibem nezarmoutíš.
Zdroj: Anandtech
Server Anandtech dal přitom dohromady pěknou tabulku, která ukazuje, jaká je aktuální situace a výhled do budoucnosti. Jak je vidět, tabulka se věnuje také firmám SMIC a UMC, ale ty jsou přeci jen za ostatními pozadu a není pravděpodobné, že by hlavní čtyřku dokázaly dohnat a udržet s ní krok.
Jako první tu máme firmu GlobalFoundries vzniklou odštěpením továren AMD, která se nastartovala díky licencovanému procesu 14LPP, který získala od Samsungu. Jde nyní o dvorního dodavatele firmy AMD, který vyrábí její CPU i GPU a očekává se, že ten v druhé polovině příštího roku už přejde na 7nm technologii, na kterou chce plně najet do konce 2018. Půjde ještě o konvenční 193nm litografii, ale od roku 2019 už má následovat extrémní ultrafialová litografie (EUV), která by měla dohat křemíkové technologie až k extrému a potažmo jejich konci. GloFo tak přeskočí 10nm proces na rozdíll od všech ostatních.
Plány Intelu jsou dobře známé. Ten plánuje ještě dlouho využívat 14nm proces, který chce ještě dále vylepšit jako 14nm++ (Kaby Lake jsou tvořeny procesem 14nm+). Na trhu tak budou koexistovat moderní 14nm i 10nm procesory a očekávat můžeme, že pokročilou technologií budou zpočátku vyráběny především mobilní čipy. Navíc to vypadá, že v několika dalších letech bude Intel za ostatními firmami zaostávat, ale jak dobře víme, v tomto případě není nanometr jako nanometr. Jednotlivé technologie se mezi sebou značně liší v mnoha ohledech, jako je třeba jen prostá velikost prvků, která určuje, kolik tranzistorů se na čip dá vměstnat. Samotný Intel tyto rozdíly rád připomíná, protože hrají v jeho prospěch. Intel také zároveň s tím neposkytl žádné informace o využití EUV a je dost dobře možné, že nám v příštích letech přichystá nejedno překvapení. Na rozdíl od ostatních firem a především TSMC totiž své technologické plány výroby spíše tají.
Pak tu máme Samsung se známými 14nm procesy, které bude nejdříve následovat 10nm LPE aktuální již v tomto roce, ale určený jen nízkovýkonným mobilním čipům. Proces 10LPP bude následovat až v příštím roce a je otázka, zda se s ním v desktopovém světě čipů AMD, Intel a NVIDIA vůbec setkáme. Samsung se pak plánuje po malých krůčcích postupně dostat i pod 7 nm, což už asi bez EUV nepůjde.
Nakonec tu je TSMC, hlavní dodavatel NVIDIE, v jehož případě tu evidentně chybí 12nm proces FFN, jímž je vyráběna nová Tesla V100. Právě TSMC chce být ze všech firem ve vývoji nejagresivnější, a tak chce nejdříve nabídnout 7nm proces a od druhé poloviny 2019 u v podobně CLN7FF+ s využitím EUV. Pak už firmu čeká přechod na 5nm, ale to je ještě ve hvězdách, neboť zde už se opravdu pohybujeme na hranicích možného.
Právě přechod na EUV v sobě skrývá obrovský potenciál, ale také nebezpečí z dalších odkladů. Však tato technologie je ve vývoji už mnoho let a původně se s ní počítalo i pro 45nm čipy, ale nakonec nebude potřeba ani pro 10nm procesy. Problém je ten, že zdroje EUV záření dosud nejsou tak výkonné, aby to stačilo na produkci. Ukazuje se také, že výrobci začínají značně prodlužovat životnost výrobních procesů, což potkalo už 28nm a nyní i 14nm, což nikdy předtím nedělali, protože nemuseli. V tabulce se tak spíše koukáme na jakousi ideální roadmap, která by se nakonec mohla roztáhnout na mnohem větší časový úsek a vypadá to, že nejvíce střízlivý ve svých odhadech je právě Intel. To dává smysl i z toho hlediska, že jako jediný ze srovnávaných firem vyrábí především pro sebe, a tak mu může být naprosto jedno, že slibem nezarmoutíš.
Zdroj: Anandtech
