Apple M3 i A17 budou vyráběné druhou generací 3nm procesu (N3E)
Produkty chystané na příští rok plánuje Apple vyrobit u TSMC na jejích 3nm linkách, ovšem druhou generací procesu. Ta nabídne několik zásadních vylepšení…
Od srpna je známo, že u nadcházející generace produktů využije Apple 3nm (N3) proces TSMC pro výkonnější řadu M2 (Pro/Max) a 4nm proces TSMC pro standardní řadu A16.
U další generace, jejíž výroba se rozběhne v příštím roce, dojde jak v případě M3 tak u A17 na druhou generaci 3nm procesu TSMC, která je značena jako N3E.
Označení „druhá generace“, ač je mediálně rozšířené, však není úplně šťastné. Může totiž evokovat, žde N3E je náhradou N3 nebo procesem po všech stránkách lepším. To však není úplně pravda. N3E je doplňkem k N3, který značně rozšiřuje možnosti a především ho lze velmi silně optimalizovat na přání zákazníka. Respektive různé části čipu lze vyrábět různou verzí procesu optimalizovanou pro různé cíle.
Proč není N3E jednoznačnou náhradou N3? Protože dosahuje (v nejlepším případě) mírně nižší denzity než původní N3. Na stejnou plochu se tedy vejde méně tranzistorů. To však většině zákazníků nebude hned z několika důvodů vadit. Vysoká denzita je obvykle ceněna z toho důvodu, že čím více tranzistorů se na plochu vejde, tím lze výrobní náklady na jeden wafer rozložit mezi větší množství čipů a tím může být čip levnější.
Podle Nikkei Asia však má být N3E „cenově efektivnější“ než N3. Teoretických důvodů může být několik. Tři však máme potvrzené. Prvním z nich je vyšší výtěžnost. Druhým redukce počtu EUV vrstev o čtyři, což znamená levnější výrobu a tím asi i nižší cenu za wafer. Třetí spočívá v možnosti dosažení vyšších taktů. To sice neovlivňuje přímo výrobní náklady na čip, ale zvyšuje to výkon čipu, který může být prodán za vyšší cenu.
| 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 | ? | ? |
| 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 3× vs. N7 | +10-15 % vs. N5 +32 % vs. N7 | -25-30 % vs. N5 -51 % vs. N7 |
| 3nm (N3B) | ? | ? | ? |
| 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) | ? | ? | ? |
| 3nm (N3X) | ? | ? | ? |
| 2nm (N2) | +70% vs. N3? | ? | ? |
Proces N3E, jak již bylo zmíněno, umožňuje optimalizovat různé části čipu různým způsobem. Např. procesorová jádra, která jsou vůči celkovým rozměrům čipu relativně malá, mohou být vyrobena variantou N3E 3-2 Fin, která umožňuje dosažení o třetinu vyšších taktů oproti 5nm procesu (při zachování spotřeby) nebo o 16-21 % vyšších taktů oproti původní verzi 3nm procesu (samozřejmě opět při zachování stejné spotřeby). Naopak třeba grafické jádro, které zabírá významnou část rozměrů, ale stále benefituje z podpory vyšších taktů, může vzniknout na verzi N3E 2-2 Fin, která podporuje až o 23 % vyšší takty oproti 5nm procesu a ostatní obvody, které nejsou kritické pro výkon, mohou být vyrobeny verzí N3E 2-1 Fin, která oproti 5nm procesu snižuje spotřebu o 30 %.
Ačkoli tedy na rozdíl od letošní generace vznikne řada procesorů A i M na stejném procesu, v důsledku široké podpory optimalizace procesu na míru mohou být oba čipy vyladěny poměrně odlišně a reálně se mohou chovat, jako kdyby každý vznikl na jiných výrobních linkách.
Zdroje:
