ความก้าวหน้าของชิปใหม่สัญญาว่าจะเพิ่มอายุการใช้งานแบตเตอรี่

การประกาศเกี่ยวกับการทำชิปในวันนี้มีการเปลี่ยนแปลงที่สำคัญเกี่ยวกับวิธีที่โปรเซสเซอร์จะผลิตในอนาคต

ครั้งแรกที่ไต้หวันเซมิคอนดักเตอร์การผลิตคอร์ป (TSMC) และ ARM กล่าวว่า TSMC ได้ตัดออกโปรเซสเซอร์ ARM รุ่นต่อไปในกระบวนการ 16nm FinFET ประการที่สอง Globalfoundries กล่าวว่ามันแสดงให้เห็นถึงการซ้อนชิป 3D โดยใช้กระบวนการที่เรียกว่า Through-Silicon Vias (TSVs) การประกาศ TSMC แสดงให้เห็นว่าโรงหล่อกำลังดำเนินการเพื่อให้ FinFETs ทำงานและแกนประมวลผล 64 บิตของ ARM กำลังดำเนินการในขณะที่ Globalfoundries ประกาศจุดสู่ความสามารถในการเชื่อมต่อระหว่างแม่พิมพ์ได้เร็วขึ้น

ผู้สังเกตการณ์ส่วนใหญ่เชื่อว่ากระบวนการ FinFET ซึ่งเกี่ยวข้องกับการใช้ช่องทางแนวตั้งหรือ 3D เมื่อเทียบกับทรานซิสเตอร์แบบดั้งเดิมในการบรรจุทรานซิสเตอร์มากขึ้นบนชิปในขณะที่ยังคงเพิ่มประสิทธิภาพและกำลังไฟเป็นสิ่งสำคัญในการควบคุมการรั่วไหลของทรานซิสเตอร์ ดังนั้นมันจะทำให้โปรเซสเซอร์มีประสิทธิภาพพลังงานมากขึ้น นั่นสำคัญเพราะฉันคิดว่าเราทุกคนชอบโทรศัพท์และแท็บเล็ตของเราที่จะใช้พลังงานน้อยลงและมีอายุการใช้งานแบตเตอรี่ที่ดีขึ้น

Intel เป็นรายแรกที่ผลิตเทคโนโลยี FinFET โดยใช้เทคโนโลยี Tri-Gate และปัจจุบันใช้สิ่งนี้ในการสร้างชิป Ivy Bridge 22nm ของมัน กลุ่มแพลตฟอร์มสามัญซึ่งประกอบด้วย IBM, Globalfoundries และ Samsung กล่าวเมื่อไม่นานมานี้ว่ากำลังผลิต FinFET ในกระบวนการ 14nm ในปี 2557 โดยมีแนวโน้มการผลิตขนาดใหญ่ในปี 2558

ในเหตุการณ์ล่าสุด Globalfoundries กล่าวว่ามีการจำลองแกนแบบ dual-core ARM Cortex-A9 ในขณะที่ซัมซุงกล่าวว่ามันได้สร้างเทปออกจาก ARM Cortex-A7 ทั้งสองกรณีโดยใช้เทคโนโลยี 14nm FinFET ของพวกเขา

TSMC ซึ่งเป็นผู้ผลิตเซมิคอนดักเตอร์อิสระรายใหญ่ที่สุดของโลกเคยกล่าวไว้ก่อนหน้าว่ากำลังจะผลิต FinFET ในสิ่งที่เรียกว่ากระบวนการ 16nm (เช่นเดียวกับวิธี Common Platform Group สิ่งนี้ดูเหมือนจะเกี่ยวข้องกับการเปลี่ยนแปลงในทรานซิสเตอร์หน้า แต่ทำให้กระบวนการแบ็คเอนด์ที่ 20nm.) TSMC ผลิตโปรเซสเซอร์หลากหลายที่ใช้ในผลิตภัณฑ์วันนี้รวมถึงโปรเซสเซอร์ชั้นนำ จาก Qualcomm, Nvidia, Broadcom และอื่น ๆ อีกมากมาย ประกาศในวันนี้ว่า TSMC และ ARM ร่วมมือกันเพื่อเพิ่มประสิทธิภาพ Cortex-A57 สำหรับกระบวนการ FinFET โดยใช้ ARM ของ Artisan ทางกายภาพ IP, มาโครหน่วยความจำ TSMC และเทคโนโลยีการออกแบบอัตโนมัติอิเล็กทรอนิกส์ (EDA) ของ ARM จุดประสงค์ในการสร้างเวเฟอร์เหล่านี้คือการปรับกระบวนการ TSMC และรับข้อเสนอแนะว่ากระบวนการ FinFET โต้ตอบกับสถาปัตยกรรมอย่างไร

Cortex-A57 จะเป็นหน่วยประมวลผลหลักตัวแรกของ ARM เพื่อสนับสนุนสถาปัตยกรรม ARMv8 และจึงเป็นแกน 64 บิตแรก แกนประมวลผลของ ARM นั้นรวมอยู่ในโปรเซสเซอร์ที่มีขนาดใหญ่มากรวมถึงในโทรศัพท์มือถือเกือบทุกรุ่นและการย้ายไปที่ 64- บิตควรนำความสามารถใหม่มาใช้ โดยเฉพาะผู้ค้าจำนวนหนึ่งกำลังทำงานบนชิปเซิร์ฟเวอร์ 64 บิตโดยใช้คอร์นี้ในขณะที่คนอื่นจะจับคู่กับ Cortex-A53 พลังงานต่ำในโปรเซสเซอร์แอปพลิเคชันในอนาคตสำหรับโทรศัพท์มือถือ ARM กล่าวว่าโปรเซสเซอร์รุ่นแรกที่ใช้คอร์ A57 และ A53 จะปรากฏใน 28nm และหนึ่งคาดว่าจะเห็นการผลิตใน 20nm ต่อไปนั้นจากนั้นย้ายไปผลิต FinFET

ในเทป FinFET 16nm ตัวแรก ARM บอกว่า A57 นั้นเล็กกว่า Cortex-A15 ที่ 28nm ซึ่งมีขนาดประมาณ 6mm ² ถึงแม้ว่ามันจะมีคุณสมบัติใหม่เช่นความสามารถ 64 บิตก็ตาม การปิดเทปนี้เกี่ยวข้องกับห้องสมุดที่มีประสิทธิภาพสูงซึ่งใช้เซลล์ที่มีขนาดใหญ่กว่ามักจะใช้ในชิปมือถือและยังไม่ได้รับการปรับให้เหมาะสมสำหรับกระบวนการดังนั้นแกนประมวลผลจึงอาจมีขนาดเล็กลง

ในขณะเดียวกัน Globalfoundries กล่าวว่าได้แสดงให้เห็นถึงเวเฟอร์ SRAM ที่ใช้งานได้อย่างเต็มรูปแบบตัวแรกที่ใช้ TSV ในกระบวนการ 20nm-LPM (พลังงานต่ำสำหรับอุปกรณ์พกพา) TSV เปิดใช้งานชิป 3 มิติซ้อนกันซึ่งไม่เพียง แต่ช่วยลดการปล่อยทิ้ง แต่ยังเพิ่มแบนด์วิดท์และลดพลังงาน อย่างมีประสิทธิภาพสิ่งเหล่านี้รวมวัสดุตัวนำระหว่างซิลิคอนหลายชั้นเพื่อสร้างชิปที่เรียงซ้อนกันในแนวตั้ง ใน Globalfoundries วิธี "ผ่านกลาง" การเชื่อมต่อหรือจุดแวะถูกแทรกเข้าไปในซิลิคอนหลังจากเวเฟอร์ได้เสร็จสิ้นส่วนหน้าของกระบวนการ แต่ก่อนที่จะเริ่มต้นแบ็คเอนด์ของบรรทัด ด้วยการผลิต TSV หลังจากกระบวนการ front-end-line ซึ่งเกี่ยวข้องกับอุณหภูมิสูง Globalfoundries สามารถใช้ทองแดงเป็นจุดศูนย์กลางเพื่อให้เกิดประสิทธิภาพที่ดีขึ้น

โปรดทราบว่าแต่ละอันมีขนาดใหญ่พอสมควรเมื่อเทียบกับคุณสมบัติทั่วไปของโปรเซสเซอร์ที่ทันสมัยวัดเป็นไมครอนเทียบกับนาโนเมตรที่ใช้สำหรับการผลิตทรานซิสเตอร์ แอพพลิเคชั่นตัวประมวลผลทั่วไปหรือชิปกราฟิกอาจต้องมีจุดอ่อน 1, 000 จุด

Globalfoundries 'Fab 8 ในซาราโตกาเคาน์ตี้นิวยอร์ก

นี่เป็นเรื่องสำคัญเนื่องจากอุตสาหกรรมพูดคุยกันถึงเรื่องการชิพซ้อนกันเป็นเวลานาน อันที่จริงแล้ว Nvidia เพิ่งพูดถึงหน่วยประมวลผลกราฟิกในปี 2015 หรือที่รู้จักกันในชื่อ "Volta" จะรวม DRAM แบบซ้อนเพื่อปรับปรุงประสิทธิภาพ เป็นที่คาดกันอย่างกว้างขวางว่าโรงหล่ออื่น ๆ จะมีข้อเสนอ TSV เช่นกัน

ถ้าจะแสดงให้เห็นถึงความสำคัญของ TSV ผู้ผลิตหน่วยความจำจำนวนหนึ่งผู้ผลิตชิปตรรกะผู้ผลิตระบบและโรงหล่อประกาศในวันนี้ว่าพวกเขาได้บรรลุฉันทามติเกี่ยวกับมาตรฐานสำหรับ "คิวบ์หน่วยความจำแบบไฮบริด" เพิ่มทั้งความหนาแน่นและแบนด์วิดท์ของหน่วยความจำ ฉันเห็นผลิตภัณฑ์นี้เป็นครั้งแรกในการสาธิตของไมครอนที่ Intel Developer Forum เมื่อประมาณ 18 เดือนที่แล้ว แต่ตอนนี้เติบโตขึ้นเป็นกลุ่มที่เรียกว่า Hybrid Memory Cube Consortium และรวมถึงผู้ผลิต DRAM รายใหญ่ทั้งสาม: Micron, Samsung และ SK Hynix

ข้อกำหนดใหม่ครอบคลุมการเชื่อมต่อระยะสั้นและ "การเข้าถึงระยะสั้นพิเศษ" ในเลเยอร์ทางกายภาพโดยเฉพาะอย่างยิ่งสำหรับการเชื่อมต่อกับตรรกะในแอปพลิเคชันเช่นเครือข่ายประสิทธิภาพสูงและการทดสอบและการจัดการ ข้อมูลจำเพาะเบื้องต้นรวมถึงสูงสุด 15Gbps สำหรับการเข้าถึงระยะสั้นและสูงสุดถึง 10Gbps สำหรับการเข้าถึงระยะสั้นพิเศษ กลุ่มตั้งเป้าหมายที่จะอัพเกรดเหล่านี้เป็น 28Gbps และ 15Gbps ภายในไตรมาสแรกของปี 2014 (ปรับปรุง: ไมครอนกล่าวว่าจะเป็นการสุ่มตัวอย่างเรือหน่วยความจำที่ใช้เทคโนโลยี TSV ในไตรมาสที่สามของปี 2013 โดยคาดว่าจะมีการผลิตในช่วงครึ่งปีแรก 2014)

คุณจะไม่เห็นผลิตภัณฑ์ 16nm ในปีนี้ อุตสาหกรรมจะไม่เปลี่ยนเป็นผลิตภัณฑ์ 20nm จนถึงสิ้นปีหรือต้นปีหน้า คุณจะไม่เห็นโปรเซสเซอร์ที่รวม TSV ทันที อันที่จริง TSMC หรือ Globalfoundries ไม่ได้ให้วันที่ผลิตจริงสำหรับเทคโนโลยีเหล่านี้ อย่างไรก็ตามการรวมกันของเทคโนโลยีเหล่านี้และอื่น ๆ ควรให้ผลิตภัณฑ์ที่น่าสนใจในปลายปีหน้าหรือมีแนวโน้มมากขึ้นในปี 2558