В конце августа производитель полупроводниковых интегральных микросхем GlobalFoundries (работает с AMD) прекратил ^[1] разработку 7-нанометровых техпроцессов. За несколько месяцев до этого компания Intel объявила ^[2], что вновь откладывает выпуск своего 10-нанометрового чипа.

О причинах этих решений и ситуации в индустрии, рассказываем дальше.

^[3]
/ фото Intel Free Press ^[4] CC ^[5]

Пара слов о технологических процессах

Отдельные транзисторы на чипе формируются методом литографии ^[6] — элементы вытравливаются на кристалле с помощью света. Компании уменьшают техпроцессы (разрешающую способность излучателя), чтобы увеличить количество продукции из одной заготовки и снизить энергопотребление финального чипа. Производитель получает возможность увеличить быстродействие микросхемы, оставив её размеры на прежнем уровне.

Долгое время эта тенденция (на уменьшение техпроцессов) оставалась справедливой. Но сейчас ИТ-компании начали откладывать или вообще прекращать разработку новых техпроцессов. Отчасти это связано с удорожанием оборудования и высоким уровнем брака.

Подробнее в ситуации разбираемся далее.

Почему GlobalFoundries отменили 7-нм

GlobalFoundries производят кремниевые пластины на восьми заводах по всему миру. Компания должна была выпустить на рынок 7-нм микросхемы во втором квартале 2018 года. Однако за пару недель до предполагаемого релиза, GlobalFoundries решили всё отменить.

Вместо этого, организация сосредоточит ^[1] свои усилия на разработке специализированных норм производства 14LPP ^[7] (Low-Power Plus) и 12LP (Leading-Performance) и создании различных встроенных запоминающих устройств ^[8].

Платформа 14LPP ^[9] — это усовершенствованная версия 14-нм процесса на базе 3D FinFET ^[10]-транзистора. Она повышает производительность устройств на 55% и уменьшает их энергопотребление на 60% (по сравнению с 28-нм). А 12LP ^[11] — это техпроцесс изготовления полупроводников, заточенный под нужды систем ИИ, смартфонов и автомобильной электроники.

По словам ^[1] CTO GlobalFoundries Гэри Пэттона (Gary Patton), причиной стратегического поворота стали не технические проблемы, а финансовые вопросы. Компания вложила миллиарды долларов в разработку 7-нанометровых микросхем. Первое поколение, в котором используют иммерсионную литографию, было почти завершено. Но на второе и третье (они требовали более глубокие УФ-диапазоны для увеличения плотности транзисторов) средств уже не хватало.

Вместе с отменой 7-нм, GlobalFoundries остановили разработку 5-нанометровых и 3-нанометровых техпроцессов. Из-за смены курса GlobalFoundries сократит пять процентов сотрудников и пересмотрит соглашения с AMD и IBM. В частности, с IBM компания поработает до конца года, а дальше прекратит исследования новых техпроцессов.

Кто еще отложил разработку

Еще одной организацией, которая отложила выход чипов по новому технологическому процессу, стала Intel. ИТ-гигант передвигает ^[2] масштабный релиз 10-нм схем уже два года. В этот раз старт продаж первых 10-нм продуктов передвинули ^[12] на конец 2019.

По словам представителей ^[13] компании, причина задержки — низкий выход годных процессоров. Есть мнение ^[14], что проблема связана с технологией multi-patterning и применением кобальта.

Производственные объемы растут медленнее, чем планировалось. Технически Intel уже поставляет 10-нм микросхемы малыми партиями. Например, первые Core i3-8121U — 10-нм процессоры семейства Cannon Lake — уже работают ^[15] в ноутбуках Lenovo. Однако о массовом производстве чипов говорить не приходится.

/ фото Intel Free Press ^[16] CC ^[5]

Другие игроки рынка тоже не торопятся ставить разработку новых техпроцессов на поток. В UMC пока остановились ^[17] на 14-нм техпроцессе, а в Samsung обещают ^[18] 7-нм, но тоже не раньше 2019.

Основные причины

Как мы уже говорили, дороговизна перехода — одна из причин, почему GlobalFoundries свернули свои проекты. И по мнению ^[19] Gartner, она является основной. По оценкам аналитиков стоимость разработки 7-нм технологии составляет примерно 270 млн долларов.

Оборудование для EUV-литографии ^[20], нанолисты, экзотические материалы вроде рутения — все эти вещи стоят недешево, но без некоторых из них уже сложно обойтись. Чтобы окупить инвестиции в производство, нужно выпускать ^[21] по 150 млн чипов в год. Поэтому реализация 7-, 5-, 3- и 2-нм процессов может оказаться коммерчески невыгодной.

При этом даже если микросхему и создают, то «выхлоп» по производительности не всегда оказывается значительным. Например, в Qualcomm считают ^[22], что 5-нм процесс не сильно превзойдет 7-нм по характеристикам, а вложить в его разработку придется несколько миллиардов долларов.

Вторая причина — велика вероятность ошибки и ее цена. К примеру, задержки в поставках 10-нм техпроцесса Intel «влетели в копеечку ^[23]» одному из ИТ-гигантов с капитализацией в 20 млрд долларов.

Резиденты HN выделяют ^[24] и другие причины замедления прогресса в индустрии полупроводников. Например, один из пользователей полагает, что уменьшение размеров кристалла плохо сказывается на его охлаждении. Поэтому компании стараются вложить средства в разработку более энергоэффективных технологий, а не уменьшение размеров кристаллов (именно по этому пути пошли в GlobalFoundries).

Почему обновления все-таки нужны

Представители индустрии считают ^[25], что уменьшать разрешающую способность все равно придется. Это позволит обеспечить эффективную работу систем ИИ, МО, 5G-сетей и IoT. По предварительным расчетам ^[26] разработчиков из TSMC, 7-нм техпроцесс улучшит производительность на 30% и вполовину уменьшит энергопотребление процессора (по сравнению с 10-нм).

Однако Дэвид Хемкер (David Hemker), старший VP в компании Lam Research, производящей полупроводники, подчеркивает ^[25], что отрасли понадобятся новые решения, чтобы справиться с растущими сложностями производственных процессов.

/ фото Fritzchens Fritz ^[27] PD

Пока что EUV-литография генерирует слишком много дефектов при производстве чипов ^[28]. Но если продолжить совершенствовать технологию, она должна сократить ^[18] время и расходы на разработку новых техпроцессов.

Несмотря на все сложности производства, некоторые представители индустрии уже делают прогнозы на процессы менее 5-нм и говорят о сроках выпуска таких чипов. Так, например, в TSMC — тоже занимающейся производством полупроводников — уже строят планы ^[29] по разработке 3- и 2-нм техпроцессов. А исследовательский центр Imec вместе с компанией Cadence Design Systems даже разработали ^[30] тестовые образцы микропроцессоров по технологии 3-нм.

Поэтому в будущем мы определённо увидим применение этим технологиям, только этот момент может наступить немного позднее, чем предполагалось изначально.

---

P.S. Дополнительные материалы из Первого блога о корпоративном IaaS:

• Новая функциональность в VMware vSphere 6.7 ^[31]
• Примеры использования СХД NetApp в различных сферах бизнеса ^[32]
• Тестирование дисковой системы в облаке ^[33]

P.P.S. Статьи по теме из нашего блога на Хабре:

• Японцы представили прототип процессора для эксафлопсного суперкомпьютера ^[34]
• Компания IBM представила первый в мире 5-нанометровый чип ^[35]
• Почему компьютерные чипы стали быстрее «стареть» и что с этим делать ^[36]

Автор: it_man

Источник ^[37]