Diit.cz - Novinky a informace o hardware, software a internetu

Zorientujte se v 7nm, 7nm+, 6nm, 5nm, 4nm a 3nm procesech

Společnosti Samsung a TSMC v posledních dnech uvedly, ohlásily nebo představily několik výrobních procesů, které budou používané v blízkých měsících a letech. Podíváme se, co (a kdy) vlastně nabídnou…

Nebudeme už řešit 10nm proces a jeho deriváty (9nm, 8nm…), ale 7nm generaci a novější. V roce 2018 Samsung hovořil o celkem tří generacích 7nm výroby. Všechny mají společné využití EUV. První generace nazvaná 7nm LPE (low-power early) patrně byla vyvinuta s očekávám zakázek od Applu. Ty se nedostavily, takže Samsung neviděl důvod k jejímu nasazení v sériové výrobě (nikdy nebyla ohlášena) a namísto ní proces dále ladil jako druhou generaci, 7nm LPP (low-power plus). LPE i LPP se neliší velikostí struktur ani jinými základními parametry. Samsung konkrétní rozdíly nepopisuje, ale lze očekávat, že se budou týkat výtěžnosti, možná dosažitelných frekvencí, míry nasazení EUV a dalších prvků, které nemají vliv na rozměry čipu. 7nm LPP proces (tzn. druhá generace) by se měla do fáze velkokapacitní výroby dostat v červnu.

Samsung původně hovořil ještě o třetí generaci 7nm výroby, která už se liší dosažitelnou denzitou a umožňuje na stejnou plochu dostat o 17-18 % více tranzistorů. V poslední době se však o tomto procesu nehovoří. Narazil jsem na názor, že mohlo dojít k jeho přejmenování na 6nm proces, u kterého Samsung aktuálně ohlásil dokončení vývoje a zahájení výroby vzorků. Teoreticky je však možné, že jde o dva co do denzity blízké, ale přesto rozdílné procesy.

Stejně jako 6nm proces, tak Samsung ohlásil i dokončení vývoje a zahájení výroby vzorků na 5nm procesu. Pokud třetí generace 7nm výroby zvyšuje denzitu o 17-18 % oproti 7nm LPP, pak 5nm proces zvyšuje zvyšuje denzitu oproti témuž 7nm LPP o 25 %. Nejde o významný rozdíl (takže ať je 6nm proces totožný s třetí generací 7nm nebo někde mezi těmito 17-25 %, nepůjde o nijak velký posun). Výhodou však je, že by 5nm výroba měla být relativně snadno zvládnutelná s využitím nástrojů pro 7nm procesy. Předpokládá se proto, že by k velkokapacitní výrobě mohlo dojít již v prvním pololetí 2020 pro zákazníky Samsungu. Samotný Samsung by ji mohl pro vlastní potřebu používat již v druhé půlce letošního roku.

Skutečným novým procesem a nástupcem 7nm výroby bude v portfoliu Samsungu až 4nm proces. Ani zde ale není situace zcela jasná. Původně mělo jít o 4nm GAAFET (Gate All Around). Později (v loňském roce) se objevily informace, že co do experimentů nasadí Samsung GAAFET již na 5nm proces a co do sériové výroby až na 3nm procesu, jinými slovy, že 4nm nakonec zůstane na technologii FinFET. Poté se však situace zřejmě znovu změnila, neboť začátkem letošního roku se o 4nm GAAFET procesu hovořilo jakožto o samozřejmosti, dokonce s tím, že bude k sériové výrobě připravený dříve, než se čekalo, snad na přelomu roku 2020 / 2021.

V roce 2021 (podle lednových zdrojů) nebo 2022 (podle aktuálních zdrojů) dojde na 3nm GAAFET proces. U toho je již nasazení technologie GAAFET nepochybné.

  zahájení výroby / tape-outvelkokapcitní výroba
Samsung7nm LPE (1. gen.)?nezahájena
7nm LPP (2. gen)říjen 2018červen 2019
7nm (3. gen)??
6nmduben 2019?
5nm LPEduben 2019H1 2020
4nm LPE?2020/2021
4nm LPP?2022
3nm?2022
TSMC7nm (1. gen)leden 2017duben 2018
7nm EUV (2. gen)říjen 2018červen 2019
6nmQ1 2020?
5nmduben 2019H1 2020
3nm?2022

U TSMC je situace prostší. První generace 7nm procesu bez EUV a druhá generace 7nm procesu s EUV se liší jak použitím EUV, tak vyšší denzitou (rovněž o 17-18 %). Velkokapacitní 7nm EUV výroba bude spuštěna v červnu.

Podobně jako Samsung tak i TSMC ohlásila 6nm proces. Dostupný bude později, výroba prvních vzorků pro zákazníky se očekává v prvním kvartálu příštího roku. Parametrově by však proces mohl být o něco lepší než 6nm proces Samsungu, takže bude konkurovat spíše 5nm procesu Samsungu.

Názvoslovný rozkol

Naopak 5nm proces TSMC je velký posun, skutečný nástupce (nikoli derivát) 7nm generace. Tím dochází k výraznému názvoslovnému rozkolu. Zatímco dosud jsme byli zvyklí, že např. 7nm proces TSMC zhruba odpovídal 7nm procesu Samsungu a pouze u Intelu jsme museli brát v potaz, že proti konkurenčním 7nm procesům stojí parametrově jeho 10nm proces (respektive měl by stát), v případě další generace už půjde o rozkol na všech frontách. Zatímco 5nm proces Samsungu bude jen derivátem 7nm výroby, 5nm proces TSMC bude skutečně nový proces s posunem denzity o 80 % (na jednotku plochy se vejde 180 % tranzistorů oproti 7nm procesu první generace).

SamsungTSMC
7nm LPP (2. gen)-7nm (1. gen)-
7nm (3. gen) =(?) 6nm+17% vs. 7LPP7nm+ (EUV / 2. gen)+17 % vs. 7nm
5nm+25% vs. 7LPP6nm+18 % vs. 7nm
4nm (GAAFET?)„full node“5nm+80 % vs. 7nm

Konkurentem 5nm procesu TSMC tak bude 4nm proces Samsungu. Je možné, že tyto dva procesy pak budou stát proti 7nm procesu Intelu (srovnávám procesy z hlediska jejich parametrů, nikoli z hlediska doby, kdy budou na trhu).

  • 16nm TSMC ~ 14nm Samsung ~ 14nm Intel (s přimhouřenýma očima)
  • 7nm TSMC ~ 7nm Samsung ~ 10nm Intel (bez většího mhouření očí)
  • 5nm TSMC ~ 4nm Samsung ~ 7nm Intel (zatím není jasno, jak moc bude třeba mhouřit oči, každopádně se ze současného hlediska tyto procesy jeví jako nejbližší z portfolií všech tří značek)

Zatímco u předchozí generace bylo možné 14nm proces Samsungu a 16nm proces TSMC brát jako přímé konkurenty a drobný rozdíl ve značení nepůsobil zmatky (TSMC nenabízela žádný 14nm proces a Samsung nenabízel žádný 16nm proces), v budoucnu nabídnou oba výrobci 5nm proces, ale každý bude naprosto něčím jiným, což zajisté určité zmatky nebo alespoň komplikace při porozumění podstaty těchto procesů způsobí.

Tagy: 

Diskuse ke článku Zorientujte se v 7nm, 7nm+, 6nm, 5nm, 4nm a 3nm procesech

Úterý, 23 Duben 2019 - 15:52 | JoHnY3 | Nez to prodaji, tak jim utece pulka inzenyru ke...
Úterý, 23 Duben 2019 - 11:53 | no-X | Spíš mi přijde, že Saudi jsou důvodem, proč to GF...
Úterý, 23 Duben 2019 - 09:02 | Swordfish | Copak asi dělá chudák GloFo. Ti to zabalili na...
Pondělí, 22 Duben 2019 - 18:59 | martin33 | Ja som v roku 1995 navrhoval cip na diplomovu...
Pondělí, 22 Duben 2019 - 13:37 | Pjetro de | prve PI (P5 arch.) na 800 nm uz startovalo, cez...
Pondělí, 22 Duben 2019 - 12:57 | TyNyT | co tě nemá! Ještě tu jsou pikometry! :-) edit: a...
Pondělí, 22 Duben 2019 - 10:15 | Jabba | Hmm... a za chvíli půjdeme do mínusu ;)
Pondělí, 22 Duben 2019 - 08:11 | TyNyT | Díky za skvělé shrnutí.

Zobrazit diskusi