Exploreu les novetats de la conferència de circuits d’estat sòlid (isscc)

Hem sentit a parlar molt sobre la disminució de la Llei de Moore darrerament i, tot i que això sembla ser cert en alguns casos, en altres parts del negoci de semiconductors, hi ha progressos en curs. A la Conferència Internacional de Circuits Solidaris de la setmana passada (ISSCC), les grans tendències del xip semblen estar al voltant del desplegament de nous materials, noves tècniques i noves idees per mantenir la densitat de transistors més elevada i millorar l'eficiència de potència. Per descomptat, això no és una novetat. Ho vam veure reflectit en converses sobre la producció de xips lògics en nous processos de 7nm, sobre la creació de xips 3D NAND de 512 Gb i en diversos processadors.

Els dissenyadors de xip estan considerant noves estructures i materials per a transistors, tal com es mostra a la diapositiva anterior de TSMC. També hi va haver un munt de debats sobre noves eines per fabricar els transistors, inclosos avenços en litografia com EUV i autoensamblament dirigit, i noves maneres d’envasar múltiples morir junts.

Abans de caure en els detalls, em resulta força sorprenent fins a quin punt ha arribat la indústria de xips i fins a quin punt es van convertir els xips en la nostra vida quotidiana. Ahmad Bahai, de la CTO de Texas Instruments, va assenyalar en la seva presentació que el 2015 la indústria va vendre una mitjana de 109 fitxes per a cada persona del planeta. La seva ponència es va centrar en com en lloc dels mercats dominats per una sola aplicació: primer ordinadors, després telèfons mòbils, la indústria ara ha de centrar-se més en "fer-ho tot més intel·ligent", ja que diferents tipus de xips troben un gran nombre d'aplicacions..

La indústria s’enfronta a grans reptes, però. El nombre d’empreses que es poden permetre construir plantes de fabricació lògica d’avantguarda s’ha reduït des dels vint-i-dos al node 130nm a només quatre empreses actuals al node 16 / 14nm (Intel, Samsung, TSMC i GlobalFoundries), amb un nou procés. la tecnologia costarà milers de milions a desenvolupar i les noves plantes costen encara més. De fet, la setmana passada Intel va dir que gastaria 7.000 milions de dòlars per desenvolupar 7 milions a 7 milions de dòlars que va construir fa uns anys a Arizona.

Tot i així, hi va haver diverses presentacions sobre els plans de diverses empreses per passar a processos de 10nm i 7nm.

TSMC ha desenvolupat el seu procés de 10 nm, i el primer xip anunciat va ser el Qualcomm Snapdragon 835, que es publicarà en breu. El TSMC pot ser el més llunyà en comercialitzar realment el que anomena procés 7nm, i a ISSCC, va descriure un xip de prova SRAM funcional de 7nm. Això farà servir el concepte de transistor FinFET ara estàndard, però amb alguns circuit tècniques per fer-lo funcionar de manera fiable i eficaç a mida menor. Notablement, TSMC diu que produirà la primera versió dels seus xips de 7nm mitjançant litografia d’immersió, en lloc d’esperar a EUV com la majoria dels seus competidors.

Recordem que el que cadascun dels principals fabricants anomenen 7nm varia enormement, per la qual cosa en termes de densitat, és possible que el procés de TSMC 7nm sigui similar al pròxim procés d’Intel de 10 milions.

Samsung també treballa en 7nm i la companyia ha deixat clar que té previst esperar a EUV. A la mostra, Samsung va parlar dels avantatges de la litografia de la UEV i dels avenços que ha fet en l'ús de la tecnologia.

3D NAND

Alguns dels anuncis més interessants van tractar el flash NAND 3D de 512 Gb i van mostrar la rapidesa que creix la densitat de flash NAND.

Western Digital (que ha adquirit SanDisk) va parlar d'un dispositiu flash 3D NAND de 512 Gb que va anunciar abans del saló i va explicar com aquest dispositiu continua augmentant la densitat d'aquests xips.

Aquest xip en particular utilitza 64 capes de cel·les de memòria i tres bits per cèl·lula per assolir els 512 Gb sobre una matriu que mesura 132 mil·límetres quadrats. No és tan dens com el disseny de Micron / Intel 3D NAND, que utilitza una arquitectura diferent amb els circuits perifèrics de la matriu (CuA) per assolir els 768 Gb en una matriu de 179 mil·límetres quadrats, però és un bon pas endavant. WD i Toshiba van dir que era capaç de millorar la fiabilitat i accelerar les vegades de lectura en un 20 per cent i assolir velocitats de sortida d'escriptura de 55 megabytes per segon (MBps). Es tracta de la producció pilot i s'ha de produir en volum durant la segona meitat del 2017.

Per no quedar-se en excés, Samsung va mostrar el seu nou xip NAND 3D de 64 capes 512 Gb 3D, un any després de mostrar un dispositiu de 25 capes de 25 capes de 48 capes. L’empresa va fer un gran punt de demostració que, mentre que la densitat areal del flaix 2D NAND va créixer un 26 per cent a l’any des del 2011 fins al 2016, ha estat capaç d’incrementar el 50% de la densitat areal del flash 3D NAND des de la seva introducció tres anys. ara fa.

El xip de 512 Gb de Samsung, que també utilitza tecnologia de tres bits per cèl·lula, té una mida de dieu de 128, 5 mil·límetres quadrats, cosa que el fa lleugerament més dens que el disseny WD / Toshiba, tot i que no és tan bo com el disseny Micron / Intel. Samsung va dedicar gran part de la seva xerrada a l’hora de descriure com l’ús de capes més primes ha presentat reptes i com ha creat noves tècniques per fer front als reptes de fiabilitat i potència creats mitjançant aquestes capes més primes. Va dir que el temps de lectura és de 60 microsegons (lectures seqüencials de 149MBps) i el rendiment d'escriptura és de 51MBps.

És clar que els tres grans campaments flash NAND estan fent un bon procés i el resultat ha de ser una memòria més densa i, finalment, menys costosa de tots ells.

Noves connexions

Un dels temes que he trobat més interessants darrerament és el concepte d’un pont d’interconnexió multi-die (EMIB), una alternativa a altres anomenades tecnologies 2.5D que combinen múltiples morir en un paquet d'un mateix xip que és menys costós perquè no requereix un interpositor de silici ni vies de silici a través. Al saló, Intel va parlar d’això quan va descriure un FPGA de 14nm 1GHz que tindrà una talla de 560mm ² envoltada de sis transceiver de 20 nm que es fabriquen per separat, fins i tot possiblement en altres tecnologies. (Presumptament és Stratix 10 SoC.) Però es va tornar més interessant a la setmana següent, ja que Intel va descriure com s'utilitzaria aquesta tècnica per crear xips del servidor Xeon a 7nm i la tercera generació de 10nm.

Processadors a ISSCC

ISSCC va veure diversos anuncis sobre nous processadors, però en lloc dels anuncis de xip, el focus es va centrar en la tecnologia que permet que els xips funcionin el millor possible. Estava interessat en veure nous detalls sobre una sèrie de fitxes molt esperades.

Espero que els nous xips Ryzen que utilitzin la nova arquitectura ZEN d’AMD s’enviïn en breu, i AMD va donar molts més detalls tècnics sobre el disseny del nucli Zen i els diversos caché.

Es tracta d’un xip FinFET de 14 nm basat en un disseny bàsic que consisteix en un complex de nuclis amb 4 nuclis, una memòria cau 2MB de nivell 2 i 8MB de memòria cau de nivell associatiu de 16 maneres. La companyia diu que la freqüència base d'un 8 nuclis, 16 fils la versió serà de 3, 4 GHz o superior, i va dir que el xip ofereix una millora superior al 40 per cent de les instruccions per cicle (IPC) que el disseny AMD anterior.

El resultat és un nucli nou que afirma AMD és més eficient que l’actual disseny de 14nm d’Intel, tot i que, per descomptat, haurem d’esperar els xips finals per veure el rendiment real.

Tal com es va descriure abans, aquesta estarà disponible inicialment en xips d’escriptori coneguts com a Summit Ridge i es preveu que es posin en qüestió unes setmanes. Una versió del servidor coneguda com Nàpols es publicarà al segon trimestre i una APU amb gràfics integrats principalment per a ordinadors portàtils apareixerà a finals d’aquest any.

IBM va donar més detalls sobre els xips Power9 que va debutar a Hot Chips, dissenyats per a servidors de gamma alta, i que ara es qualifica de "optimitzat per a informàtica cognitiva". Es tracta de xips de 14 nm que estaran disponibles en versions tant per escalar (amb 24 nuclis que poden gestionar 4 fils simultanis) com per escalar (amb 12 nuclis que poden manejar 8 fils simultanis.) Els xips suporten el CAPI (Coherent Accelerator Processor). Interfície) que inclou CAPI 2.0 utilitzant enllaços PCIe Gen 4 a 16 gigabits per segon (Gbps); i OpenCAPI 3.0, dissenyats per funcionar fins a 25 Gbps. A més, funcionarà amb NVLink 2.0 per a connexions als acceleradors de GPU de Nvidia.

MediaTek va donar una visió general del seu pròxim Helio X30, un processador de 10 nuclis de 2, 8 GHz de 10 nuclis, destacable per ser la primera empresa que es va produir en un procés de 10 nm (presumiblement a TSMC).

Això és interessant perquè té tres complexos bàsics diferents: el primer té dos nuclis ARM Cortex-A73 amb 2, 8 GHz, dissenyats per gestionar ràpidament les tasques pesades; el segon té quatre nuclis A53 de 2, 5 GHz, dissenyats per a tasques més típiques; i el tercer té quatre nuclis A35 de 2, 0 GHz, que s’utilitzen quan el telèfon està inactiu o per a tasques molt lleugeres. MediaTek assegura que el clúster A53 de baixa potència és un 40% més eficient que el clúster A73 d'alta potència i que el clúster A35 de baixa potència és un 44 per cent més eficient que el clúster de baixa potència.

A la mostra, hi va haver un munt de treballs acadèmics sobre temes com xips dissenyats especialment per a l'aprenentatge de màquines. Estic segur que veurem molt més èmfasi en això, des de les GPU fins als processadors passivament paral·lels dissenyats per manejar la computació de 8 bits, fins als xips neuromorfs i ASIC personalitzats. És un camp naixent, però que ara està rebent una quantitat sorprenent d'atenció.

Encara més lluny, el major repte pot ser traslladar-nos a la informàtica quàntica, que és una forma molt diferent de fer computació. Tot i que estem veient més inversions, encara sembla molt lluny de convertir-se en una tecnologia principal.

Mentrestant, però, podem esperar moltes noves fitxes.

Michael J. Miller és cap d'informació de Ziff Brothers Investments, una empresa d'inversions privades. Miller, que va ser redactor en cap de PC Magazine des de 1991 fins a 2005, va escriure aquest bloc per a PCMag.com per compartir les seves reflexions sobre productes relacionats amb PC. En aquest bloc no s’ofereix assessorament sobre inversions. Tots els deures estan rebutjats. Miller treballa per separat per a una empresa d’inversions privades que pugui invertir en qualsevol moment en empreses els productes dels quals es discuten en aquest bloc i no es farà cap divulgació de transaccions de valors.