2nm proces Samsungu je jen kosmetickou změnou
Po prohlášení Samsungu, že 2nm výrobu zvládne dříve než TSMC, přicházejí i parametry procesu. Oproti 3nm výrobě jde však pouze o optimalizaci, citelně menší posun než u 2nm procesu TSMC…
Oficiální tisková zpráva už se ani do žádného srovnání nepouští. Zatímco TSMC donedávna uváděla, že výrobu na 2nm procesu spustí ve druhém pololetí 2025 a Samsung se chlubil, že konkurenci časově předběhne, poslední zprávy hovoří o první generaci 2nm výroby TSMC (N2) v roce 2025 (bez upřesnění) a o druhé generaci 2nm výroby (N2P) koncem roku 2025. N2 od TSMC tedy může dorazit o dost dříve než koncem roku 2025 a Samsung si už nejspíš není jistý, zda co do zahájení výroby TSMC překoná.
| EUV | zahájení výroby / tape-out | velkokapacitní výroba | ||
|---|---|---|---|---|
| Samsung | 7nm LPE (1. gen.) |  | ? | nezahájena |
| 7nm LPP (2. gen) | | říjen 2018 | červen 2019 | |
| 7nm (3. gen) | | ? | ? | |
| 6nm LPP | | duben 2019 | H2 2019 | |
| 5nm LPE | | 4. 2019 / H2 2019 | H1 2020 | |
| 5nm LPP | | 2019? | 2021 | |
| 4nm LPE (původní) | | ? | 2020/21 zrušen | |
| 4nm LPP (původní) | | ? | 2022 zrušen | |
| 4nm LPE | | 2021? | 2022 | |
| 4nm LPP | | ? | ? | |
| 4nm (4HPC / SF4X) | | ? | ? | |
| 3nm (3GAE / SF3E) | | Q4 2021 | H2 2022 jen interně | |
| 3nm (3GAP / SF3) | | ? | 2023 | |
| 2nm (SF2) | | ? | 2025 | |
| 2nm (SF2P) | | ? | 2026 | |
| 1,4 nm (SF1.4) | | ? | 2026 | |
| TSMC | 7nm (N7) |  | leden 2017 | duben 2018 |
| 7nm (N7P) | | ? | ? | |
| 7nm EUV (N7+) | | říjen 2018 | červen 2019 | |
| 6nm | | Q1 2020 | ? | |
| 5nm (N5) | | duben 2019 | H1 2020 | |
| 5nm (N5P) | | ? | 2021 | |
| 4nm (N4) | | Q3 2021 | Q1 2022 | |
| 4nm (N4P) | | H2 2022 | H2 2022 | |
| 4nm (N4X) | | H1 2023 | 2023 | |
| 3nm (N3/N3B) | | Q4 2021 | prosinec 2022 | |
| 3nm (N3E) | | ? | Q3 2023→Q2 2023 | |
| 3nm (N3P) | | ? | 2024 | |
| 3nm (N3S) | | ? | 2024 | |
| 3nm (N3X) | | ? | 2025 | |
| 2nm (N2) | | Q4 2024 | 2025 | |
| 2nm (N2P) | | ? | H2 2025 |
Zatímco pro zákazníky je v podstatě vedlejší, zda bude o nějaký ten měsíc v předstihu ten či onen výrobce, na co se hledí v první řadě, jsou parametry procesu (a samozřejmě jak jim odpovídají reálné vzorky). Parametrově však 2nm výroba Samsungu nepůsobí zrovna přesvědčivě. Zatímco TSMC oznámila, že její 2nm proces dosáhne 10% zvýšení denzity oproti 3nm (což už je samo o sobě velmi slabé a spíše na úrovni optimalizace staršího procesu), Samsung předložil 5% zvýšení denzity mezigeneračně. Možný posun taktovacích frekvencí o 12 % je pak na stejné úrovni s TSMC, energetická úspora je ovšem slabší.
| Samsung | |||
| proces | denzita | výkon | spotřeba |
|---|---|---|---|
| 7nm LPP (2. gen) | - | ? | ? |
| 7nm (3. gen) | +17% vs. 7LPP | ? | ? |
| 6nm LPP | +10 % vs. 7LPP | ? | ? |
| 5nm LPE | +25 % vs. 7LPP +33 % vs. 7LPP | +10 % vs. 7LPP | -20 % vs. 7LPP |
| 5nm LPP | ? | +5 % vs. 5LPE | -10 % vs. 5LPE |
| 4nm zrušen | „full node“ | ? | ? |
| 4nm LPE | +6 % vs. 5nm? | +8 % vs. 5LPE | -12 % vs. 5LPE |
| 4nm LPP (SF4) | ? | +5 % vs. 4LPP | -10 % vs. 4LPP |
| 3nm (3GAE) | +45 % vs. 7LPP +33 % vs. 7LPP +35 % vs. 5LPE +20 % vs. 5nm | +30 % vs. 7LPP +10 % vs. 7LPP +35 % vs. 5LPE | -50 % vs. 7LPP -20 % vs. 7LPP -50 % vs. 5LPE |
| 3nm (SF3 / 3GAP) | +27 % vs. 4LPP +52 % vs. 5nm | +22 % vs. 4LPP | -34 % vs. 4LPP |
| 2nm (SF2) | +5 % vs. 3GAP | +12 % vs. 3GAP | -20 % vs. 3GAP |
| 2nm (SF2P) | ? | ? | ? |
| 1,4 nm (SF1.4) | ? | ? | ? |
| TSMC | |||
| proces | denzita | výkon | spotřeba |
| 7nm (N7) | +59 % vs. N10 | +35-40 % vs. N10 | -40 % vs. N10 |
| 7nm (N7P) | ? | +7 % vs. N7 | -10 % vs. N7 |
| 7nm+ (EUV / N7+) | +20 % vs. N7 | +10 % vs. N7 | -15 % vs. N7 |
| 6nm (N6) | +18 % vs. N7 | ? | ? |
| 5nm (N5) | +80 % vs. N7 | +15 % vs. N7 | -30 % vs. N7 |
| 5nm (N5P) | ? | +7 5 % vs. N5 | -10 % vs. N5 |
| 4nm (N4) | +6 % vs. N5 | téměř beze změny | beze změny |
| 4nm (N4P) | +6 % vs. N5 | +11 % vs. N5 +6 % vs. N4 | -22 % vs. N5 |
| 4nm (N4X) | ? | +15 % vs. N5 @1,2V +4 % vs. N4P @1,2V | ? |
| 3nm (N3) | +70 % vs. N5 2,9× vs. N7 | +10-15 % vs. N5 +32 % vs. N7 | -25-30 % vs. N5 |
| 3nm (N3B) | +60 % vs. N5 | +10-15 % vs. N5 +32 % vs. N7 | -35 % vs. N5 -43 % vs. N7(?) |
| 3nm (N3E 3-2 Fin) 3nm (N3E 2-2 Fin) 3nm (N3E 2-1 Fin) | +18 % vs. N5 +39 % vs. N5 +56 % vs. N5 | +33 % vs. N5 +23 % vs. N5 +11 % vs. N5 | -12 % vs. N5 -22 % vs. N5 -30 % vs. N5 |
| 3nm (N3P) | +4 % vs. N3E | +10 % vs. N3E | ? |
| 3nm (N3S) | ? | ? | ? |
| 3nm (N3X) | +4 % vs. N3P | +15 % vs. N3P | ? |
| 2nm (N2) | +10% vs. N3 +>15% vs. N3E | +13 % vs. N3E 2-1 | -33 % vs. N3E 2-1 |
| 2nm (N2P) | +9-13 % vs. N2 | +10-12 % vs. N2 | ? |
Aby Samsung prezentoval energetickou stránku v lepším světle, uvedl do tiskové zprávy, že energetická efektivita stoupne o 25 %. U procesů se ovšem tradičně energetická stránka nepopisuje posunem efektivity, ale poklesem spotřeby. V čem je rozdíl? Že 25% nárůst efektivity znamená pouze 20 % pokles spotřeby. Snížení spotřeby o 33 % u TSMC N2 je tak téměř dvojnásobný posun.
V roce 2026 plánuje Samsung nasadit proces SF2P, tzv. HPC variantu 2nm výroby, která má přinést výraznější posun výkonu (taktovacích frekvencí). Aby Samsung učinil proces SF2 (první generaci 2nm výroby) atraktivnější, plánuje nabídnout integraci IP v podobě rozhraní LPDDR5x, HBM3P, PCIe 6.0 a 112G SerDes.
Samostatnou zajímavostí jsou pak plány společnosti na zahájení výroby GaN komponent na 8″ waferech. GaN technologie se využívají především v napájecích a nabíjecích obvodech, které umožňují podstatně zmenšit, zvýšit jim energetickou efektivitu a snížit zahřívání.
Přestože 2nm proces Samsungu působí velmi nezajímavě, ani 2nm proces TSMC nepřináší žádný relevantní posun a připomíná spíše mírnou evoluci, za jakou by nejspíš i byl vydáván, pokud by v dohledné době po jeho vydání měl dorazit proces přinášející posun na úrovni klasické plné generace. Tzv. 1,4nm procesy jsou však jak v případě Samsungu tak i TSMC v nedohlednu.
Zdroje:
