Техпроцесс не более 14 нм

Техпроцесс не более 14 нм

В сентябре Apple, как всегда, выпустила новое поколение iPhone. На этот раз сердцем смартфонов iPhone 11, iPhone 11 Pro и iPhone 11 Pro Max стал новый процессор от Apple A13 Bionic, подробный обзор которого AppleInsider.ru уже выпустил. Этот процессор, как и его предшественник A12 Bionic, выполнен по 7-нанометровому техпроцессу, о чём упоминают все журналисты. Но что такое этот "техпроцесс"? Чем 7-нанометровый лучше 10-нанометрового и когда будет 5-нанометровый? Давайте разберёмся.

Производство процессоров похоже на лабораторию из фантастического фильма

Что такое «7 нм техпроцесс»?

Если говорить очень упрощённо, то процессор — это миллиарды крошечных транзисторов и электрических затворов, которые включаются и выключаются при выполнении операций. «7 нм» — это размер этих транзисторов в нанометрах. Для понимания масштабов стоит напомнить, что в одном миллиметре миллион нанометров, а человеческий волос толщиной 80000 — 110000 нанометров. Транзистором, напомню, называют радиоэлектронный компонент из полупроводника (материал, у которого удельная проводимость меняется от воздействия температуры, различных излучений и прочего), который от небольшого входного сигнала управляет значительным током в выходной цепи. Он используется для усиления, генерирования, коммутации и преобразования электрических сигналов. Сейчас транзистор является основой схемотехники подавляющего большинства электронных компонентов и интегральных микросхем. Размер транзистора полезно знать специалистам для оценки производительности конкретного процессора, ведь чем меньше транзистор, тем меньше требуется энергии для его работы.

Процессор A7, стоявший в iPhone 5S, производился по 28-нанометровому техпроцессу

При производстве полупроводниковых интегральных микросхем применяется фотолитография (нанесение материала на поверхности микросхемы при участии света) и литография (нанесение материала с помощью потока электронов, излучаемого катодом вакуумной трубки). Разрешающая способность в микрометрах и нанометрах оборудования для изготовления интегральных микросхем (так называемые «проектные нормы») и определяет размер транзистора, а с ним и название применяемого конкретного технологического процесса.

Читайте далее: В iPhone 11 появится новый сопроцессор для фото- и видеосъёмки

Какие бывают техпроцессы?

Ранние техпроцессы, до стандартизации NTRS (National Technology Roadmap for Semiconductors) и ITRS, обозначались «ХХ мкм» (мкм — микрометр), где ХХ обозначало техническое разрешение литографического оборудования. В 1970-х существовало несколько техпроцессов, в частности 10, 8, 6, 4, 3, 2 мкм. В среднем, каждые три года происходило уменьшение шага с коэффициентом 0,7.

За сорок лет развития технологий разрешение оборудования достигло значений в десятках нанометров: 32 нм, 28 нм, 22 нм, 20 нм, 16 нм, 14 нм. Если говорить про iPhone, то в пока ещё актуальном iPhone 8 используется процессор А11 Bionic, изготовленный по 10-нанометровому техпроцессу. Серийный выпуск продукции по нему начался в 2016 году тайваньской компанией TSMC, которая изготавливает процессоры и для iPhone 11.

TSMC — тайваньская компания по производству микроэлектроники, поставляющая Apple процессоры

16 апреля 2019 года компания TSMC анонсировала освоение 6-нанометрового технологического процесса, что позволяет повысить плотность упаковки элементов микросхем на 18%. Данный техпроцесс является более дешевой альтернативой 5-нанометровому техпроцессу, также позволяет легко масштабировать изделия, разработанные для 7 нм.

В первой половине 2019 года всё та же компания TSMC начала опытное производство чипов по 5-нм техпроцессу. Переход на эту технологию позволяет повысить плотность упаковки электронных компонентов по сравнению с 7-нанометровым техпроцессом на 80% и повысить быстродействие на 15%. Ожидается, что IPhone 2020 года получит процессор, созданный по новому техпроцессу, а не на втором поколении 7-нанометрового техпроцесса.

В начале 2018 года исследовательский центр imec в Бельгии и компания Cadence Design Systems создали технологию и выпустили первые пробные образцы микропроцессоров по технологии 3 нм. Судя по обычным темпах внедрения новых техпроцессов в серийное производство, ждать процессоров, изготовленных по 3-нанометровому техпроцессу, стоит не раньше 2023 года. Хотя Samsung уже к 2021 году намерена начать производство 3-нанометровой продукции с использованием технологии GAAFET, разработанной компанией IBM.

Читайте также:  Что такое ограничение пропускной способности

Читайте далее: Процессоры для iPhone начнут производить по новой технологии

Что даёт 7 нм техпроцесс?

И вот мы пришли к самой интересной части. Что же даёт пользователю уменьшение размера транзисторов в процессоре его устройства?

Уменьшение транзисторов имеет огромное значение для маломощных чипов мобильных устройств и ноутбуков. Если сравнить схематично одинаковые процессоры, но изготовленные по 14-нанометровому и 7-нанометровому техпроцессу, то второй будет на 25% производительней при той же затраченной энергии. Или вы можете получить одинаковую производительность, но второй будет в два раза энергоэффективнее, что позволит ещё дольше читать блог Hi-News.ru на Яндекс.Дзен.

iPhone 11 с процессором A13 Bionic, изготовленном на 2 втором поколении 7-нанометрового техпроцесса

Одним словом, внедрение более современных технологических процессов даст нам увеличение времени работы iPhone и iPad от батареи при одинаковой производительности (следовательно, не надо раздувать размеры устройств для больших аккумуляторов), а также гораздо более мощные процессоры для MacBook. Мы уже видели, как чип A12X от Apple обходил некоторые старые чипы Intel в тестах, несмотря на то, что он был только пассивно охлажден и упакован внутри iPad Pro (2018).

Утечки из «дорожной карты» Dell позволили получить некоторое представление о планах Intel по выпуску новых процессоров, и в настольном сегменте 14-нм продукты должны фигурировать ещё очень долго, если опираться на этот источник информации. Однако мероприятие Intel для инвесторов на этой неделе могло пролить свет истины на ситуацию с выпуском 10-нм и 7-нм продуктов, и всё было бы хорошо, если бы не удручающее молчание представителей компании по поводу сроков выхода именно новых настольных процессоров.

Первоначальный план Intel по освоению 10-нм технологии пришлось корректировать

Не секрет, что шесть лет назад корпорация Intel была уверена в своей способности освоить серийный выпуск 10-нм процессоров в 2016 году. Как уже не раз поясняли руководители Intel, успевшие за это время смениться, были выбраны слишком агрессивные целевые показатели по геометрическому масштабированию транзисторов при планировании перехода на 10-нм техпроцесс, и освоить выпуск 10-нм продуктов в указанные сроки не удалось.

В прошлом году начались поставки 10-нм мобильных процессоров Cannon Lake, но они подходили только для применения в сверхтонких мобильных устройствах, имели не более двух ядер, а расположенную на кристалле графическую подсистему вообще пришлось отключить. Собственно, и объёмы поставок Cannon Lake не были значимыми, поэтому в качестве начала периода освоения 10-нм техпроцесса Intel теперь указывает 2019 год. Мобильные 10-нм процессоры Ice Lake будут представлены в июне этого года, тогда же начнутся их поставки производителям ноутбуков, а те уже выкатят готовые компьютеры на их основе во втором полугодии.

Только по официальной версии 14-нм техпроцесс Intel в своём эволюционном развитии сменил три поколения, а более мелких улучшений было ещё больше. Intel с гордостью заявляет, что удельная производительность в пересчёте на ватт потребляемой электроэнергии улучшилась при переходе от первого поколения 14-нм техпроцесса к третьему на 20 %.

Более того, если взглянуть на свежие презентации Intel с майского мероприятия для инвесторов, то можно обнаружить, что жизненный цикл 14-нм техпроцесса продлён до 2021 года включительно. К тому моменту уже начнётся серийный выпуск первых 7-нм продуктов, а 14-нм техпроцесс будет по-прежнему актуален для определённого ассортимента продуктов Intel.

Никаких упоминаний о переводе настольных процессоров на 7-нм технологию не прозвучало

Даже утечка о планах Intel из презентации Dell информации о сроках выхода 10-нм процессоров для настольного применения не содержала. В этом контексте фигурировали преимущественно мобильные процессоры со сверхнизким энергопотреблением, чьё количество ядер не превышало четырёх штук. Даже в этом случае широкое распространение они получат не ранее 2021 года. К тому времени уже выйдут 10-нм процессоры Tiger Lake, которые предложат поддержку PCI Express 4.0 и будут производиться уже по второму поколению 10-нм технологии. Процессорам Tiger Lake достанется и новая графика с 96 исполнительными ядрами, использующая общую архитектуру с дискретными продуктами, анонсируемыми в 2020 году.

Читайте также:  Включить поддержку java в firefox

До конца 2019 года успеют выйти и 10-нм процессоры Lakefield со сложной пространственной компоновкой Foveros, подразумевающей интеграцию в одной упаковке и системной логики, и оперативной памяти. Даже «предположительно настольный» первый дискретный графический процессор Intel за последние двадцать лет будет выпущен в 2020 году по 10-нм технологии, а вот настольные процессоры в контексте перехода на 10-нм технологию при этом никак на мероприятии для инвесторов не упоминались.

В серверном сегменте тоже достаточно определённости. Прежде чем в первой половине следующего года выйдут 10-нм процессоры Ice Lake-SP, будут выпущены 14-нм процессоры Cooper Lake, совместимые с ними конструктивно. По какой технологии будут выпускаться преемники Ice Lake-SP в лице Sapphire Rapids, представители Intel не уточняют, но Навин Шеной (Navin Shenoy) во время сессии вопросов и ответов с аналитиками признался, что вторым выпускаемым по 7-нм технологии продуктом после GPU для ускорителей вычислений будет центральный процессор для серверов. Если учесть, что 7-нм первенец выйдет в 2021 году, то для дебюта центрального 7-нм процессора серверного класса в равной степени подходит как 2021 год, так и более поздние периоды. Sapphire Rapids должен дебютировать в 2021 году, его преемник появится в 2022 году.

Таким образом, при описании своих текущих планов миграции на 7-нм техпроцесс Intel чётко упоминает графические и центральные процессоры для серверного применения, но оставляет за кадром настольные и мобильные.

Штурм 7-нм технологии: призрачная надежда для настольных продуктов

Исполнительный директор Intel Роберт Свон (Robert Swan) сделал несколько важных заявлений, касающихся освоения 7-нм техпроцесса. Во-первых, он заявил, что после 2021 года этот техпроцесс позволит компании снизить уровень операционных затрат. Эта уверенность основана на том, что сейчас компании приходится развивать три технологических процесса параллельно: 14 нм, 10 нм и 7 нм. Попытки наверстать упущенное с 10-нм техпроцессом увеличивают уровень затрат, а когда с 7-нм технологией будет всё налажено, компания надеется вернуть контроль над расходами в соответствии с профильным планом на несколько лет.

Во-вторых, Свон заявил, что на освоение 7-нм технологии будут брошены все инженерные кадры, которые были задействованы при создании 14-нм продуктов Intel. Среди последних мы знаем немало настольных процессоров с большим количеством ядер и высоким уровнем производительности. Значит ли это, что данная команда специалистов преуспеет в создании настольных 7-нм процессоров? Ответ на этот вопрос наверняка придётся искать за пределами текущего десятилетия.

В-третьих, глава Intel пояснил, что массовое производство продуктов Intel по 7-нм технологии будет развёрнуто лишь в 2022 году, уже после появления первого дискретного графического процессора, выпущенного годом ранее по 7-нм технологии с использованием сверхжёсткой ультрафиолетовой литографии. Будут ли это настольные или мобильные процессоры, сейчас тоже с уверенностью сказать сложно, ибо даже в последовательности перевода продуктов на новые техпроцессы у Intel изменились приоритеты.

Что означают термины «7nm» и «10nm» для процессоров и почему они имеют значение

Постараюсь объяснить просто. Процессоры производятся с использованием миллиардов крошечных транзисторов, электрических затворов, которые включаются и выключаются для выполнения расчетов. Для этого им требуется энергия, и чем меньше транзистор, тем меньше требуется мощность. «7nm» и «10nm» — это размеры этих транзисторов, а «nm» — нанометры. Именно они являются полезными для оценки производительности конкретного процессора.

Для справки, «10nm» — это новый технологический процесс Intel, который должен дебютировать в 4 квартале 2019 года, а «7nm» обычно относится к процессу TSMC, на котором основаны новые процессоры AMD и чип A12X Apple.

Читайте также:  Как перекинуть все фото с айфона

Так почему же эти новые процессы так важны?

Закон Мура, старое наблюдение о том, что количество транзисторов на чипе удваивается каждый год, а затраты вдвое сокращаются, удерживался в течение длительного времени. Еще в конце 90-х и начале 2000-х годов транзисторы сокращались вдвое каждые два года, что приводило к их значительному улучшению. Но дальнейшее уменьшение стало более сложным, и, например, мы не наблюдали уменьшения транзистора от Intel с 2014 года. Так что эти новые технологические процессы являются первыми крупными сокращениями за долгое время, особенно со стороны Intel, и представляют собой краткое возрождение закона Мура.

С появлением новых процессоров AMD на 7-нм процессорах TSMC и чипов A12X Apple, у них появляется шанс обойти Intel по производительности и создать здоровую конкуренцию монополии этой компании на рынке. По крайней мере до тех пор, пока 10-нм чипы Intel «Sunny Cove» не начнут поступать в продажу.

Что «nm» на самом деле означает

Процессоры выполнены с помощью фотолитографии, где образ процессора вытравливается на куске кремния. Точная методика выполнения этой операции обычно называется технологическим процессом и измеряется тем, насколько малым может быть изготовление транзисторов.

Поскольку более компактные транзисторы более энергоэффективны, они могут выполнять больше вычислений без перегрева, что обычно является ограничивающим фактором для производительности процессора. Это также позволяет уменьшить размеры матрицы, что снижает затраты и может увеличить плотность при тех же размерах, а это означает увеличение количества ядер на чип.

Плотность 7 нм в два раза выше, чем у предыдущего 14 нм узла, что позволяет таким компаниям, как AMD, выпускать 64-ядерные серверные чипы, что значительно превосходит их предыдущие 32 ядра (и 28 ядра Intel).

Важно отметить, что, хотя Intel все еще находится на 14-нм процессоре, а AMD собирается запустить свои 7-нм процессоры очень скоро, это не означает, что AMD будут работать в два раза быстрее. Производительность не соответствует размеру транзистора, и в таких маленьких масштабах эти значения уже не столь точны.

Мобильные чипы претерпят наибольшие улучшения

Уменьшение транзисторов — это не только производительность; оно также имеет огромное значение для маломощных чипов мобильных устройств и ноутбуков. С 7 нм (по сравнению с 14 нм) вы можете получить на 25% больше производительности при той же мощности, или вы можете получить ту же производительность за половину мощности.

Это означает более длительное время работы от батареи при одинаковой производительности и гораздо более мощные чипы для небольших устройств. Мы уже видели, как чип A12X от Apple выигрывал некоторые старые чипы Intel в тестах, несмотря на то, что он был только пассивно охлажден и упакован внутри смартфона, И это только первый 7-нм чип, который появился на рынке.

Уменьшение узлов всегда является хорошей новостью, так как более быстрые и энергоэффективные чипы влияют практически на все аспекты технологического мира. 2019 год будет очень интересным для технических специалистов и, конечно, очень приятно видеть, что закон Мура еще не совсем мертв.

Спасибо, что читаете! Подписывайтесь на мой канал в Telegram и Яндекс.Дзен. Только там последние обновления блога и новости мира информационных технологий. Также, читайте меня в социальных сетях: Facebook, Twitter, VK, OK.

Респект за пост! Спасибо за работу!

Хотите больше постов? Узнавать новости технологий? Читать обзоры на гаджеты? Для всего этого, а также для продвижения сайта, покупки нового дизайна и оплаты хостинга, мне необходима помощь от вас, преданные и благодарные читатели. Подробнее о донатах читайте на специальной странице.

Спасибо! Все собранные средства будут пущены на развитие сайта. Поддержка проекта является подарком владельцу сайта.

Ссылка на основную публикацию
Технология etth что это
ETTH — Ethernet To The Home (ETTH) is a specific application of Fiber to the premises (FTTP) that first emerged...
Схема бп fsp350 60evf
Внимание! Все работы с силовыми цепями необходимо проводить соблюдая технику безопасности! В сети интернет можно найти очень много описаний и...
Схема включения синхронного генератора
Цель работы: целью лабораторной работы является изучение методов подключения генератора к системе методом точной синхронизации в ручном режиме. При подключении...
Технология nfc в наушниках что это
NFC — это аббревиатура от английского Near Field Communication. С помощью этой технологии становится возможным обмен данными между различными устройствами,...
Adblock detector