Els nous avanços de xips prometen augmentar la vida de la bateria

Un parell d’anuncis sobre la fabricació de xips han anunciat canvis importants en la forma de produir els processadors en el futur.

En primer lloc, Taiwan Semiconductor Manufacturing Corp (TSMC) i ARM van dir que TSMC ha gravat el processador ARM de la generació següent en el seu procés FinFET de 16 milions de milions. En segon lloc, Globalfoundries va dir que ha demostrat l’empilament de xips en 3D mitjançant un procés conegut com a través de Silicon Vias (TSVs). L’anunci de TSMC mostra que la foneria va a l’hora de fer que els FinFETs funcionin i que els nuclis de 64 bits d’ARM progressen, mentre que l’anunci Globalfoundries apunta a poder accelerar les connexions entre matrius, permetent un rendiment més ràpid.

La majoria dels observadors creuen que el procés FinFET, que consisteix en utilitzar un canal vertical o 3D, en contraposició al transistor pla tradicional per empaquetar més transistors en un xip mentre continuen escalant el rendiment i la potència, és important per controlar les fuites de transistor. Així farà que els processadors siguin més potents. Això és important perquè crec que a tots ens agradaria que els nostres telèfons i tauletes utilitzessin menys energia i tinguessin una millor durada de la bateria.

Intel va ser el que va produir massivament la tecnologia FinFET utilitzant la seva tecnologia Tri-Gate, i actualment la fa servir per fer els seus xips In Bridge de 22nm. El Grup comú de plataformes, format per IBM, Globalfoundries i Samsung, va dir recentment que està en vies de fabricar FinFETs en el seu procés de 14nm el 2014 amb una producció a gran escala el 2015.

En un esdeveniment recent, Globalfoundries va dir que té una simulació d'un nucli ARM Cortex-A9 de doble nucli, mentre que Samsung va dir que ha creat una cinta de sortida de l'ARM Cortex-A7, en ambdós casos utilitzant les seves tecnologies FinFET de 14nm.

TSMC, el fabricant independent de semiconductors més gran del món, havia dit anteriorment que també farà FinFETs, en el que denomina procés 16nm. (Igual que l'enfocament del Common Platform Group, sembla que suposa un canvi en els transistors front-end, però manté el procés de fons a 20nm.) TSMC fabrica una àmplia gamma de processadors utilitzats en els productes actuals, inclosos els processadors d'avantguarda. de Qualcomm, Nvidia, Broadcom i molts altres. L’anunci d’avui va dir que TSMC i ARM van col·laborar per optimitzar el Cortex-A57 per al procés FinFET, utilitzant IP físic Artisan, macros de memòria TSMC d’ARM i diverses tecnologies d’automatització de disseny electrònic (EDA). L’objectiu de construir aquestes hòsties és ajustar el procés TSMC i obtenir informació sobre la interacció del procés FinFET amb l’arquitectura.

El Cortex-A57 serà el primer nucli de processador d’ARM per donar suport a la seva arquitectura ARMv8 i, per tant, el seu primer nucli de 64 bits. Els nuclis d’ARM s’incorporen a una àmplia gamma de processadors, inclosos els de gairebé tots els telèfons mòbils, i el pas a 64 bits hauria d’aportar algunes noves funcions. En particular, diversos venedors estan treballant en xips de servidor de 64 bits utilitzant aquest nucli, mentre que altres l’aparellaran amb un Cortex-A53 de baixa potència en futurs processadors d’aplicacions per a telèfons mòbils. ARM diu que els primers processadors que utilitzaven els nuclis A57 i A53 apareixeran a 28 nm, i que esperarien veure la producció a 20 nm després d'això, després es passaria a la producció de FinFET.

En aquesta primera cinta de sortida FinFET de 16 nm, ARM diu que l'A57 era més petit que un Cortex-A15 a 28 nm, que és d'uns 6 mm ², tot i que ofereix noves funcions, com ara les capacitats de 64 bits. Aquesta sortida de cinta implica una biblioteca d’alt rendiment, que utilitza cel·les més grans de les que s’utilitzen sovint en xips mòbils, i encara no s’ha optimitzat per al procés, de manera que el nucli resultant pot ser encara més petit.

Mentrestant, Globalfoundries va dir que ha demostrat els seus primers hòsters SRAM totalment funcionals que utilitzen TSVs en el seu procés de 20nm-LPM (de baixa potència per a mòbils). Els TSV permeten l’apilament en 3D dels xips, que no només redueix la petjada física, sinó que també augmenta l’ample de banda i redueix la potència. Efectivament, aquests integren un material conductor entre múltiples capes de matrius de silici, creant fitxes apilades verticalment. En l'enfocament "via-mitjà" de Globalfoundries, les connexions o vias s'insereixen en el silici després que les hòsties hagin finalitzat la part frontal del procés, però abans d'iniciar el fons de la línia. Fabricant els TSV després del procés de primera línia, que implica temperatures elevades, Globalfoundries pot utilitzar coure per als vias per obtenir un millor rendiment.

Tingueu en compte que cada via és realment bastant gran en comparació amb les característiques típiques d'un processador modern, mesurant els micres en comparació amb els nanòmetres utilitzats per a la producció de transistors. Un processador típic d’aplicacions o xip gràfic pot necessitar 1.000 vies o menys.

La demostració es va dur a terme a Fab 8 de Globalfoundries al comtat de Saratoga, Nova York.

De nou, això és important perquè la indústria parla des de fa temps sobre l’empilat de xips. De fet, Nvidia va dir recentment que el seu processador gràfic del 2015, conegut com "Volta", incorporarà DRAM apilat per millorar el rendiment. S’espera àmpliament que altres foneries també tinguin oferta de TSV.

Com si es demostrés la importància dels TSV, diversos fabricants de memòria, fabricants de xips lògics, fabricants de sistemes i fundicions han anunciat avui que han aconseguit consens sobre un estàndard per a un "cub de memòria híbrida", que utilitza múltiples capes físiques de matriu. augmentar tant la densitat com l'ample de banda de la memòria. Vaig veure aquest producte en una demostració de Micron a l'Intel Developer Forum fa uns 18 mesos, però ara s'ha convertit en un grup anomenat Hybrid Memory Cube Consortium i inclou els tres principals productors de DRAM: Micron, Samsung i SK Hynix.

La nova especificació cobreix connexions de curt abast i "de curta abast" a través de capes físiques, especialment per a connexions a lògica en aplicacions com ara xarxes d'alt rendiment i proves i gestió. La especificació inicial inclou fins a 15 Gbps per a abast curt i fins a 10 Gbps per a abast ultra curt. El grup està fixant un objectiu per actualitzar-los a 28Gbps i 15Gbps al primer trimestre del 2014. (ACTUALITZACIÓ: Micron diu que es mostreran vaixells de memòria amb tecnologia TSV el tercer trimestre de 2013, amb una producció de volum prevista en el primer semestre de 2013. 2014.)

Aquest any no podreu veure productes de 16 milions de milions; la indústria no passarà a productes de 20 milions fins al final de l'any o principis de l'any vinent. Tampoc veureu els processadors que inclouen TSVs de forma immediata. De fet, ni TSMC ni Globalfoundries van donar dates reals de producció d’aquestes tecnologies. Tot i així, diverses combinacions d’aquestes tecnologies i d’altres haurien de produir alguns productes interessants a finals de l’any que ve, o més probablement, el 2015.