iPon Hírek

Itt a GlobalFoundries legfrissebb útiterve

Dátum | 2011. 09. 01.
Szerző | J.o.k.e.r
Csoport | FŐ EGYSÉG

A korábbi napok hírei alapján már tudjuk, hogy a GlobalFoundries és a Samsung közötti együttműködés a jövőben tovább mélyül. A GlobalFoundries háza tájáról időközben egy ennél sokkal de sokkal érdekesebb hír is érkezett, ami arról rántja le a leplet, hogy pontosan milyen útitervet állítottak össze a vállalat szakemberei a gyártástechnológia-váltásokra.

A vállalat már sikeresen alkalmazza a 32 nm-es HKMG technológiát az AMD „A” sorozatú Llano APU egységeinél, de most nem erről, hanem a fejlettebb, azaz a 28 nm-es, illetve alacsonyabb gyártástechnológiákról lesz szó. A cég bejelentése szerint a 28 nm-es HKMG gyártástechnológia már készen áll arra, hogy bevessék sorozatgyártásban is, erre pedig 2012-ben a drezdai, a máltai és a New York-i gyárakban sor is kerül. Egy olyan termék, amely a 28 nm-es HKMG gyártástechnológiára támaszkodik majd, már elérte az úgynevezett „tape out” fázist, azaz a chip dizájnja már végleges, így hamarosan megkezdődhet a sorozatgyártása is. A 28 nm-es HKMG technológia használatával a GlobalFoundries egyik üzemében már elkészült egy tökéletesen működő tesztchip is, amely ARM Cortex-A9-es processzormagra épül. A 28 nm-es HKMG technológia High Performance Plus változatával a várakozások szerint az ARM Cortex-A9-es processzormagok akár 3 GHz-es órajelen is üzemelhetnek majd, ami napjainkban még elképzelhetetlenül magas értéknek minősül, legalábbis ebben a kategóriában.

A GlobalFoundries illetékesei általánosságban is összehasonlították 28 nnm-es HKMG gyártástechnológiájukat az előző generációs, 40 nm-es gyártástechnológiával. Az új eljárás előnyei közé sorolható, hogy 40%-kal nagyobb teljesítmény elérésére ad lehetőséget, ezzel együtt normál feszültség alkalmazása mellett a kapcsolási áram a korábbinál 40%-kal alacsonyabb értéket képvisel. A szakemberek elmondása szerint „overdrive” alkalmazásával már akár 50%-kal nagyobb teljesítmény és 50%-kal kisebb kapcsolási áram elérésére is van mód. Itt a cég illetékese büszkén megjegyezte, hogy míg a független gyárak még mindig azzal küzdenek, hogy a HKMG gyártástechnológiát sikeresen be tudják vetni, addig a GlobalFoundries már több tízezernyi olyan AMD Fusion APU egységet leszállított, amelyek 32 nm-es HKMG gyártástechnológiára épülnek.

A GlobalFoundries elnök-vezérigazgatója, AjitManocha.
A következő lépcsőfok a fejlődésben a 20 nm-es gyártástechnológia bevezetése lesz, valamikor 2013 folyamán. Ezt az átállást „full node” váltásként aposztrofálják a cégnél, azaz a 28 nm-es csíkszélességhez képest 20 nm-en 50%-kal csökkenthető a chipek magfelületének mérete, a várható teljesítménynövekedés értéke pedig 35% körül helyezkedik el. Fontos különbség, hogy míg a 28 nm-es gyártástechnológiánál „gate first” eljárást alkalmaztak a mérnökök, addig a 20 nm-es csíkszélesség esetében már áttérnek a „gate last” metódusra. Míg a 28 nm-es csíkszélesség esetében a „gate last” opció 10-20%-os magfelület-csökkenést eredményez a „gate first” eljárással szemben, addig ugyanez 20 nm-en már nem mondható el. A cég ezzel együtt azt is elárulta, hogy 20 nm-es csíkszélesség esetén már nem készülnek majd SOI (Silicon-on-insulator) technológiára alapozó chipek.

Hogy mi jön a 20 nm-es csíkszélesség után? A tervek szerint a következő lépcsőfokot a 16 nm-es és a 14 nm-es gyártástechnológiák képviselik. Ezeknél az eljárásoknál már rendkívül fejlett UV litográfiát alkalmaznak majd és a tervek szerint itt már nem kétdimenziós felépítéssel rendelkező tranzisztorokra támaszkodnak – jó eséllyel az Intel által nemrégiben bevezetett „tri-gate”, azaz háromdimenziós tranzisztor technológiához hasonló eljárásra térhetnek majd át. További érdekesség, hogy a 20 nm-esnél fejlettebb gyártástechnológiák esetében 300 mm-es helyett már 450 mm-es átmérővel rendelkező szilícium ostyán foglalnak majd helyet a chipek, ugyanis így növelhető a termelékenység, de ezzel egy időben csökkenthetőek az előállítási költségek is, mivel egy ostyán több chip kaphat helyet. Számszerűsítve: 40 000-45 000 darab 450 mm-es szilícium ostyával hasonló termelékenységi szint érhető el, mint 100 000 darab 300 mm-es szilícium ostyával. Az előállítási költségek ezzel egy időben 20-25%-kal csökkenthetőek.

A fentiek alapján már egyértelmű, hogy a GlobalFoundries gyárai sokkal később térnek át a háromdimenziós tranzisztor-technológia alkalmazására, mint az Intel. Arra a kérdésre, hogy ez a lemaradás nem jelent-e komolyabb hátrányt a GlobalFoundries számára a piacon, meglepően érdekes választ adott a kutatás-fejlesztés részleg vezetője, Gregg Bartlett. Elmondása szerint a háromdimenziós tranzisztor technológia egyelőre még nagyon kiforratlan. Az Intel az új technológiát csak saját processzorainak gyártására használja, ezzel szemben a GlobalFoundries-nek már jóval több tényezőt kell figyelembe vennie, ha bevezeti a háromdimenziós tranzisztorokat, ugyanis olyan gyártástechnológiákat kell kínálnia, amelyek könnyedén alkalmazhatóak a különböző, többféle igénnyel rendelkező megrendelők termékei esetében – és itt többségében nem az AMD-hez köthető megrendelésekről van szó.

A GlobalFoundries illetékeseinek elmondása szerint a cégnek jelenleg 150 különböző megrendelője van, akik közül a többség SoC chipek és hálózati vezérlők legyártását kéri. A cég portfóliójában 6578 szabadalom van, amelyek világszerte be vannak jegyezve. Említésre méltó még avállalat 2010 és 2011 közötti tőkeberuházásainak értéke is, ami 8 milliárd dollárra rúgott. A cég szempontjából az is különösen jó hír, hogy a vásárlói igények dinamikusan növekednek: mára már nagyobb a vásárlói igény, mint amit ki tud szolgálni gyártókapacitással a vállalat, így dinamikus, gyors gyárbővítésre van szükség.

A korábbi hírek alapján már nem meglepő, hogy a vállalat a fentiek miatt New Yorkban gyárat épít, amelynek építési munkálatai rendkívül jól haladnak. Ezzel együtt a közeljövőben Abu Dhabiban, a repülőtér környékén is felhúznak majd egy GlobalFoundries gyárat, de ezzel az üzemmel kapcsolatban konkrét tervekről egyelőre nem érkeztek hírek.

Új hozzászólás írásához előbb jelentkezz be!

Eddigi hozzászólások

4. Juliska
2011.09.01. 18:01
Minek kellene a GloFonak trigate, amikor nekik van SOI.

Kell a SOI. Olyan nincs, hogy a high performance nodeon nincs SOI. Vagy SOI vagy trigate. Az egyik kell, különben nem lehet nagy teljesítményű lapkát csinálni azon a nodeon, amin egyik sincs. Valami itt nagyon félre lett értve.
 
Válasz írásához előbb jelentkezz be!
3. pluto
2011.09.02. 03:49
Kár hogy nem lehet pontosabban megtudni milyen változások lesznek. Az IBM készített már grafénra épülő processzort. Elkezdhetné ezt a többi vállalat is, mert mint itt is írva lett, 14 nm alatt már nem pontos egy szilícium alapú CPU, felmerül a tévedés esélye. Mondjuk, több helyen is azt olvastam, h kísérletezik mind az Intel, mind az AMD, de azért valamennyi kutatási eredmény igazán napvilágot láthatna, szerintem sokan kíváncsiak lennénk rá. A cikk jó lett, sajnos egy apró elgépelés maradt benne "28 nnm-es" . Utso két mondatom törölhető, amennyiben a hiba ki lett javítva.
 
Válasz írásához előbb jelentkezz be!
2. shabbarule...
2011.09.04. 19:21
Juliska:

"Minek kellene a GloFonak trigate, amikor nekik van SOI."

Erre egyszerű a válasz: csak a SOI-ból nem lehet megélni. A SOI a félvezető piac kevesebb mint 5%-át teszi ki, több mint két évtizednyi fejlesztés és több mint egy évtizednyi piaci szerepvállalás után ennyit tud felmutatni. Ha GF csak az erősen réspiacárú SOI-ra koncentrálna, abból nem igazán lehet profitot kovácsolni, ahogy az elmúlt évek során sem tudtak. Ahhoz a "maradék" 95+%-nyi bulk piacra koncentrálni és ott eredményeket elérni. Nem véletlenül nyilatkozta a GTC-n egy GF illetékes hogy a számlákat bizony régi (65-300nm közötti) gyártástechnológián készülő chipekből fizetik, mert csak a Chartered foundry részlegei azok amik képesek profitot termelni. A régi AMD-s SOI részleg továbbra is csak a veszteséget termeli, az újonnan épülő modern gyártástechnológiájú bulk gyárrészlegek pedig csak hosszú évek múlva fognak profitot termelni, addig csak viszik a pénzt a beruházások.

Ahhoz pedig hogy modern és versenyképes bulk gyártástechnológiájuk legyen kell a FinFet. A TSMC már anno 1.5-2 éve nyílvánosan bejelentette hogy a 20nm-es gyártástechnológiájuk lesz az utolsó planar technológia, 14nm-től FinFet-et fognak alkalmazni. Ahhoz hogy a GF versenyképes tudjon maradni a TSMC-vel 14nm-től nekik FinFet-et kell alkalmazniuk, ahogy azt a GTC-n be is jelentették hogy így is fognak tenni.

"Olyan nincs, hogy a high performance nodeon nincs SOI."

Miért ne lehetne? Az elmúlt évtizedek során is lehetett high performance nodeokat gyártani, nagy teljesítményű lapkákkal SOI nélkül és ez a jővőben sem fog változni. A GF 28nm HP nodejával 3Ghz körüli órajelet prognosztizál, a 20nm-es HP nodejánál pedig 4Ghz körüli órajelet. Ez bőven elegendő még egy nagy teljesítményű általános célú processzor órejel igényéhez is. 3-4Ghz-nél magasabb órajelek már nem nagyon lesznek, a HP fejlesztéseknél már sok-sok éve nem cél az órajel növelés hajhászása, helyette a teljesítmény/fogyasztás arány javítása a cél. PC fronton úgy egy évtizede 180/130/90nm zajlott le egy nagyobb fokú órajel emelkedés és magszámosság növekedés, ami értelemszerűen a chipek fogyasztásának növekedését is magával hozta. Mobil fronton ez most 40/28/20nm-es zajlik le, hasonló hatásokkal. Utána ott is elérik a 3-4Ghz közötti frekvencia határt ami után már lesz "gazdaságos" további órajel növekvény hajszolása, mert fogyasztásban túl sokba kerülne a "vámja".

Az idei GTC-n SOI-ról nem sok szó esett, max megemlítették hogy azért megmarad, de konkrétumok nem hangzottak el. Nagy valószínűséggel a bulk és SOI node teljesítménye között egyre kisebb a különbség, így egyre kevésbé éri meg ragaszkodni a SOI-hoz. Ezért is nyilatkozta a GTC-n a GF illetékese hogy a saját és partnereik üzleti érdekeit figyelembe véve nekik a bulk választása a kifizetődő. Ami azért annak tükrében kifejezetten vicces hogy anno májusi Intel-es TriGate bejelentés után és SOI gazdasági alapon történő elutasítását ők támadták a leghevesebben, most meg ugyanezen alapon meghozott döntésük halad az Intel által kijelölt úton. De ezt már megszokhattuk tőlük és elődjüktől, mindig ez volt a bejáratott gyakorlat hogy addig köpködték és szükségtelennek nyílvánították az új technológiákat amíg ők nem rendelkeztek vele, csak a konkurencia, aztán pedig amikor sok év hátránnyal nekik is sikerült piacilag bevezetniük akkor teljesen el voltak alélva maguktól hogy milyen csodát is vittek végbe, milyen forradalmian új és hasznos technológiával gazdagították a repertoárjukat.

SOI persze meg fog maradni, sőt egy újabb évtizedre a piaci részarányának lassú növekedését prognosztizálják. Mainstream technológia persze nem lesz belőle, de újabb 5 talán 10% növekedést egy újabb évtized alatt elérhet. Növekedést jelenleg inkább a MEMS, CMOS szenzor, RF piacon ér el a technológia, nem annyira a logic része dominál. Jővőben az ETSOI igen bíztató logic fronton is, de ott sem a HP, hanem inkább az alacsony teljesítmény embedded piaci szegmens van megcélozva. ETSOI-t meg az IBM a 14nm-es nodera tervezett, szóval az még időben erősen odébb lesz, 20nm-en igen nagy valószínűséggel marad a PD-SOI.
 
Válasz írásához előbb jelentkezz be!
1. shabbarule...
2011.09.04. 20:26
pluto:

"Az IBM készített már grafénra épülő processzort."

Ez sajnos nem igaz. Az IBM és még mások is labor szinten készített grafén tranzisztort, Ennyi. Egy processzor több milliárd tranzisztor összessége, egy önálló tranzisztor pedig csak egy alap építőelem, közel sem ugyan a komplexitás. Grafén tranzisztorok kutatása még nagyon korai kutatási stádiumban van, az ezeken alapuló processzorról úgy 15 éven belül még ne nagyon álmodozz, az még nagyon odébb lesz. Grafén az évtized végéig megjelenhet a chipekben, de először inkább csak mint hővezető réteg, ezen igen jó képességét kiaknázva. Később az interconnect területén is képbe kerülhet, de a logic még igen távoli kilátásokkal bír.

A félvezető piacon nincsenek igazán a semmiből előtűnő technológiák, nincs olyan hogy valaki hopp a semmiből egy év alatt előrukkol valami forradalmival és az piacra kerül, hisz a technológiák tömeggyártásra érett állapotáig 1-2 évtized is eltelik. Az a technológia amit ma polcról leemelhető és megvásárolható azt 1-2 évtizede kezdték el fejleszteni és kellett hozzá ez az idő hogy tömeggyártásra "megérjen". Az elkövetkezendő évtizedben érkező technológiák épp ezért ez bizonyos mélységig ma is ismertek, hisz ezeket folyamatosan publikálják a fejlesztőik.

Az Intel ilyen szempontból elég jó referencia, hisz ők tipikusan egy tranzisztor technológia generációval és egy gyártástechnológia generációval a konkurenseik előtt járnak. Anno 2003-ben vezették be feszített szilícium technológiát, amit a konkurensek 4 évvel követtek. 2007-ben jött a HKMG, amit a konkurensek szintén mostanában 4 évvel később vezetnek be. 2011-ben jött a Tri-Gate, ami 14nm-en úgy 4 év múlva követ le a konkurencia a FinFet-tel. Ez a 4 éves ciklus váltás során két gyártástechnológia megy le így Intel részről a 22/14nm a Tri-Gate-tel letudható. 2015-ben 10nm igen nagy valószínűséggel a III-V Quantum well field effect transistor-ok jönnek, ami szintén kitart 7nm-en is, a konkurensek pedig ezt is igen nagy valószínűséggel 4 év késéssel vezetik majd be. Az újabb 4 éves ciklus még erősen homályos hisz túl távoli, de a Tunnel FET-nek lehetnek esélyei. Utána meg szén nano csövek, grafén, de ez ma még erősen távoli homályba vész, hisz egyre koraibb kutatási szakaszban lévő technológiákról van szó.

Persze nem csak a tranzisztor technológia fejlődik majd, hanem a chipek tokozás szintén is "3D-sednek", ahogy a tranzisztorok is megtették. Először un. silicon interposer-rel amit a félvezető szakma 2.5D-nek hív. Itt még "2D"-ben MCM helyezkednek el a chipek tokozáson belül és az interposer biztosítja közöttük a kapcsolódás, ami adja a "+0.5D-t". Később jöhetnek a már valóban 3D-s chipek pl. TSV techolóigával. Itt már tokozáson belül több réteg chip helyezkedik el egymás fölé pakolva kevesebb mint 100 microméternyi távolságra, amik között nagy sűrűségű összeköttetés van kialakítva. Az egyes rétegeket funkcionálisan is el lehet különíteni így a gyártásuk optimalizálható, költséghatékonyabbá tehető. Pl. lehet logic réteg, interconnect réteg, memória rétegek(cache és dram is), RF, silicon photonics réteg.

Másik ilyen jelentős technológia lehet a silicon photonics területe. Itt először az eszközök közötti több méter vagy akár több tíz méternyi távolságot áthidaló optikai átvitelen alapuló technológiák jelenhetnek meg, mint pl. az Intel féle Light Peak. Másik lépcsőfok lehet a még rövidebb távolságon alapuló, chipek közötti kommunikáció optikai alapokra helyezése. Ezt anno 2007-ben még a 2010-es évtized második felére prognosztizálták. Nem véletlenül hisz ennek alapját a III-V félvezetők adják, amelynek heterogén megjelenése 10nm-en a 2015 után várható. Az egymástól függetlennek látszó technológiák nagyon is építenek egymásra, egyik teremti meg az alapot a másik színre lépéséhez. Ezek az un. off-chip interconnectek kiválthatják a ma sok alacsony sebességű párhuzamos, komoly interferenciával küzdő réz összeköttetések megvalósított off-chip összeköttetéseket. Mint pl. a memóriához futó csatlakozások, pci-express csatlakozások nagy sebességű IO-hoz, QPI vagy HT csatlakozások. Sok párhuzamos réz összeköttetés helyett kisebb számosságú WDM-mel megvalósított optikai összeköttetés lehet, ami jóval zajtűrőbb és nagyobb energia hatékonyságú összeköttetés biztosíthat a chipek között. Újabb évtizednyi távlatban egyszer talán az on-chip silicon photonics is megvalósulhat, amikor a chipen belüli főbb komponensek közötti kommunikáció is erre a technológiára migrálódhat, de ez ma még erősen távlatokba vesző alternatíva, talán majd a grafénos chipekkel ennek is eljöhet az ideje.
 
Válasz írásához előbb jelentkezz be!