Компания TSMC начала осваивать новый 5-нанометровый техпроцесс для производства чипсетов и процессоров в 2019 году для Apple, Qualcomm, AMD, Huawei и других

Техпроцесс 5 нм в 2019 году

В начале октября производственный гигант TSMC, занимающийся изготовлением чипов для многих компаний, среди которых AMD и Apple, совершил новый технологический прорыв. Первое, о чем заявил гигант, так это об улучшении существующего 7-нанометровго техпроцесса. Второе, - техпроцесс в 5 нанометров почти уже готов к освоению и появление новых процессор на нем стоит ждать в 2019 году. То есть, как пел Егор Летов: "Все идет по плану". Мы попытались разобраться поподробнее с заявлениями компании TSMC, ведь очень интересно, что подарят нам 7-нанометровые чипы второго поколения, чем они лучше первых чипов на 7 нм, а также по каким параметрам 5 нм окажутся лучше 7 нм и окажутся ли?

Процессоры с 7 нанометрами второго поколения - в чем заключаются улучшения?

Это не первый раз, когда производители чипов, не только TSMC, выпускают по несколько версий процессоров с одним и тем же техпроцессом, но разных поколений. Можно сказать, что это обыденность в этой сфере, так что ничего удивительного в появлении второго поколения 7 нм нет.

В основе первого поколения 7-нанометровых процессоров лежит технология литографии под названием DUV. Это глубокое ультрафиолетовое излучение с длинной волны в 193 нм. Первым процессором на 7 нм первого поколения стал чип Apple A12 Bionic, производимый для смартфонов компании Apple. Именно этот камень и лег в основу сентябрьских новинок, а именно iPhone XS, XS Max и iPhone XR. Но TSMC производит 7-нанометровых чипы не только для яблочного гигианта, но еще и для пары десятков компаний: Nvidia, Qualcomm, AMD и прочие. Так на 7-нм процессоре вышла новая видеокарта от AMD Vega и серверный центральный процессор Epyc.

Что касается второго поколения, то усовершенствованная технология производства появилась у TSMC только в начале октября. На этот раз для процесса фотолитографии использовался жесткий ультрафиолетовый свет EUV. Для сравнения, длинна волны уменьшилась со 193 нм до всего лишь 13,5 нм, а это разница почти что в 15 раз. Такой жесткий ультрафиолет (EUV) дал возможность снизить в новых чипах энергопотребление на 8%, а плотность транзисторов увеличилась на 20%. Однако не только новая технология фотолитографии помогла добиться таких показателей - важную роль сыграло еще и усовершенствование самих методов моделирования чипов и выявление дефектов.

На данный момент технология EUV позволяет TSMC изготавливать лишь 4 некритичных слоя процессоров. В компании утверждают, что пока технология нестабильна и часто дает сбои. Именно поэтому при изготовлении новых процессоров на 7 нм второго поколения еще высок процент нерабочих чипов.

Кто именно заинтересован в новом техпроцессе, пока остается тайной, но велика вероятность, что 7-нанометровые чипы первой купит у TSMC опять Apple.

Процессоры с 5 нанометрами - когда ждать? Какие сложности в производстве, какие чипы получат?

Если вы думаете, что 5-нанометровые процессы появятся в 2019 году, то вы верно мыслите, однако раньше осени рабочих смартфонов на чипах с этим техпроцессом не ждите. Вполне возможно, что и следующие iPhone 2019 года не получат 5 нм - все зависит от того, как пойдут дела у TSMC.

В компании говорят, что для производства 5 нм чипов почти все готово. Для их изготовления задействуется все та же технология EUV с жестким ультрафиолетом, но вместо 4 слоев она будет печатать уже 14 слоев. Новый техпроцесс требует новых мощностей, поэтому TSMC уже начала строительство новых фабрик, которые появятся в Южном научном парке Тайваня.

Какие преимущества даст 5 нм по сравнению с 7 нм второго поколения? Во-первых, при одинаковой сложности производства, плотность полупроводников увеличится почти в 2 раза, а тактовая частота ядер увеличится примерно на 15%. Как обычно, упадет энергопотребление на 20%, а производительность повысится (насколько - пока неизвестно).

Трудности при освоении нового технологического процесса, естественно, имеются. Первое, что нужно решить, так это нехватку инструментов для разработки. Пока что у компании нет даже необходимого пакета для проектирования EDA, так как он появится только в ноябре этого года. Но это не главная сложность, так как библиотеки для блоков PCIe и USB 3.1 появятся не ранее лета 2019 года.

Также не стоит забывать и о возросшей стоимости разработки новых чипов. Если верить экспертам, то стоимость разработки новых чипов на новом техпроцессе с 5 нм составит 250 млн долларов, в то время как 7 нм были покорены при помощи суммы вложений в 150 млн долларов. Это дает понять, что флагманские устройства в 2019 году (смартфоны и все, что получит чипы с 5 нм) подорожают еще больше. Это может вызвать и уменьшение потенциальных клиентов, так что все же выход чипов с 5 нм в 2019 году несколько сомнительно, но надежда есть.

Как отличается один и тот же техпроцесс в чипах - видео