3nm MBCFET Samsungu plošně dorovná 5nm proces TSMC, jinak ho výrazně překoná
Samsung ukázal první čip vyrobený MBCEFT procesem. Chválí si především snížení energetických nároků, které jde oproti 7nm výrobě na polovinu…
MBCFET je příští „velký“ krok v polovodičové výrobě, nicméně pokud vezmeme situaci s nadhledem, dosáhne tento velký krok pouze toho, co bývalo dříve mezigeneračně zcela běžné. Oproti 7nm procesu Samsungu (nikoli 5nm) sníží plochu o 45 %. To znamená, že denzita stoupne 1,8×. Přesně takový nárůst se očekává mezi 7nm procesem TSMC a první generací 5nm procesu TSMC.
| 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. LPP | +10 % vs. 7LPP | -20 % vs. 7LPP |
| 4nm zrušen | „full node“ | ? | ? |
| 3nm (MBCFET) | +45 % vs. 7LPP | +30 % vs. 7LPP | -50 % vs. 7LPP |
V tomto ohledu se sice zázrak nekoná, ale další parametry už za to stojí. Energetické nároky klesnou (oproti 7 nm) na 50 % (u 5nm procesu TSMC na 70 %, u druhé generace 5nm procesu TSMC na 63 %) a takty při zachování spotřeby stoupnou o 30 % (o 15 a 21 % u 5nm procesů TSMC).
| 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 | |
| 4nm LPE | | ? | 2020/21 zrušen | |
| 4nm LPP | | ? | 2022 zrušen | |
| 3nm | | 2021 | 2022 | |
| 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) | | Q4 2021 | H1? 2022 | |
| 3nm (N3) | | 2021 | H2 2022 | |
| 2nm (N2) | | ? | 2024 |
3nm MBCFET Samsungu by měl být lepší než druhá generace 5nm procesu TSMC (N5P), na druhou stranu zatímco proces TSMC má jít do velkokapacitní výroby letos, proces Samsungu až o rok později. Fakticky tak bude stát spíš proti 4nm procesu TSMC. Parametry prvního neznáme, ale pokud budeme předpokládat obligátní ~10% vylepšení oproti 5nm výrobě, nebude oproti procesu Samsungu valný rozdíl.
| TSMC | |||
| proces | denzita | výkon | spotřeba |
|---|---|---|---|
| 7nm (N7) | +59 % 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 | beze změny | beze změny |
| 5nm (N5) | +80 % vs. N7 | +15 % vs. N7 | -30 % vs. N7 |
| 5nm (N5P) | ? | +7 5 % vs. N5 | -10 % vs. N5 |
| 4nm (N4) | ? | ? | ? |
| 3nm (N3) | +70 % vs N5 | +10-15 % vs N5 | -25-30 % vs. N5 |
| 2nm (N2) | ? | ? | ? |
Přestože proces Samsungu vypadá na papíře dobře, konce roku 2022 by již měl být hotový 3nm proces TSMC, který je parametrově výš. V přepočtu vůči 7nm procesu TSMC přinese o 67 % nižší plochu (3× vyšší denzitu), o 35 % vyšší výkon a o ~50 % nižší spotřebu. Ač se výkon procesu TSMC zdá být jen mírně lepší a spotřeba zhruba stejná, je potřeba brát v potaz, že obě srovnání vychází z jiného základu (7nm TSMC měl reálné parametry lepší než 7nm proces Samsungu, tudíž např. 50% snížení spotřeby pro oba výrobce znamená lepší výsledek pro TSMC).
Pokud se však Samsungu podaří na trh v roce 2022 dostat jakýkoli konkurenceschopný proces, bude to pro polovodičový průmysl velké pozitivum bez ohledu na to, jak rychle ho TSMC překoná. Parametrově zatím 3nm výroba Samsungu vypadá dobře. Nyní na ISSCC 2021 ukázal vzorek paměťového čipu tímto procesem vyrobeného. Šlo o SRAM paměť s kapacitou 256 Mb (32 MB) a plochou 56 mm², což jsou rozměry poměrně blízké ARM čipům, ale také x86 čipletům. Paměť měla umožňovat běh s napětím o 230 mV nižším, než je dosud obvyklé. Sériovou 3nm výrobu Samsung chystá na rok 2022, ovšem neupřesňuje ani pololetí, takže to vypadá spíše na to druhé.
Zdroje:
