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 dokončil vývoj 5nm EUV procesu
• TSMC rozjíždí 7nm EUV proces, na kterém vznikne Zen 3 / Ryzen 4000

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.

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).

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.