Bagaimana Node Proses Ditentukan?

Situs ini dapat memperoleh komisi afiliasi dari tautan di halaman ini. Syarat Penggunaan. Kami banyak berbicara tentang simpul proses di ExtremeTech, tetapi kami tidak sering merujuk kembali ke simpul proses apa secara teknis aku s. Dengan simpul 10nm Intel yang bergerak ke arah produksi, saya telah melihat uptick dalam percakapan seputar masalah ini dan kebingungan tentang apakah TSMC dan Samsung memiliki keunggulan pabrikasi dibandingkan Intel (dan, jika mereka lakukan, seberapa besar keuntungan yang mereka miliki).

Node proses biasanya dinamai dengan angka yang diikuti oleh singkatan untuk nanometer: 32nm, 22nm, 14nm, dll. Tidak ada hubungan yang pasti dan obyektif antara fitur CPU. dan nama simpulnya. Ini tidak selalu terjadi. Dari kira-kira tahun 1960-an hingga akhir 1990-an, node diberi nama berdasarkan panjang gerbang mereka. Bagan ini dari IEEE menunjukkan hubungan:

Untuk waktu yang lama, panjang gerbang (panjang gerbang transistor) dan setengah pitch (setengah jarak antara dua fitur identik pada sebuah chip) cocok dengan nama simpul proses, tetapi terakhir kali ini benar adalah 1997. Setengah nada terus cocok dengan nama simpul selama beberapa generasi tetapi tidak lagi terkait dengan itu dalam arti praktis. Faktanya, ini adalah waktu yang sangat lama sejak penskalaan geometri node prosesor kami benar-benar cocok dengan seperti apa bentuk kurva jika kami dapat melanjutkan sebenarnya ukuran fitur menyusut.

Jauh di bawah 1nm sebelum 2015? Fantasi yang menyenangkan.

Jika kami menekan persyaratan penskalaan geometris untuk menjaga agar nama simpul dan ukuran fitur aktual disinkronkan, kami telah jatuh di bawah manufaktur 1nm enam tahun lalu. Angka-angka yang kami gunakan untuk menandakan setiap simpul baru adalah angka-angka yang dipilih perusahaan. Kembali pada tahun 2010, ITRS (lebih lanjut tentang mereka sebentar lagi) mengacu pada teknologi sohib ember yang dibuang di setiap node sebagai memungkinkan "penskalaan setara." Ketika kita mendekati akhir skala nanometer, perusahaan mungkin mulai merujuk pada angstrom alih-alih nanometer, atau kita mungkin mulai menggunakan titik desimal. Ketika saya mulai bekerja di industri ini, jauh lebih umum untuk melihat wartawan merujuk pada simpul proses dalam mikron bukannya nanometer – 0,18-mikron atau 0,13-mikron, misalnya, bukannya 180nm atau 130nm.

Bagaimana Pasar Terfragmentasi

Manufaktur semikonduktor melibatkan pengeluaran modal yang luar biasa dan banyak penelitian jangka panjang. Lamanya waktu rata-rata antara ketika pendekatan teknologi baru diperkenalkan dalam sebuah makalah dan ketika itu mencapai manufaktur komersial berskala besar adalah dalam urutan 10-15 tahun. Beberapa dekade yang lalu, industri semikonduktor mengakui bahwa akan menguntungkan semua orang jika ada peta jalan umum untuk pengenalan node dan ukuran fitur yang akan ditargetkan oleh node tersebut. Ini akan memungkinkan untuk pengembangan luas, simultan dari semua bagian teka-teki yang diperlukan untuk membawa simpul baru ke pasar. Selama bertahun-tahun, ITRS – Roadmap Teknologi Internasional untuk Semikonduktor – menerbitkan peta jalan umum untuk industri ini. Peta jalan ini membentang lebih dari 15 tahun dan menetapkan target umum untuk pasar semikonduktor.

Gambar oleh Wikipedia

ITRS diterbitkan dari 1998-2015. Dari 2013-2014, ITRS direorganisasi menjadi ITRS 2.0, tetapi segera mengakui bahwa ruang lingkup mandatnya – yaitu, untuk memberikan "referensi utama ke masa depan bagi universitas, konsorsium, dan peneliti industri untuk merangsang inovasi di berbagai bidang teknologi ”Menuntut organisasi untuk memperluas jangkauan dan jangkauannya secara drastis. ITRS sudah pensiun dan organisasi baru dibentuk bernama IRDS – International Roadmap for Devices and Systems – dengan mandat yang jauh lebih besar, mencakup serangkaian teknologi yang lebih luas.

Pergeseran dalam cakupan dan fokus ini mencerminkan apa yang sedang terjadi di seluruh industri pengecoran logam. Alasan kami berhenti mengikat panjang gerbang atau setengah-pitch dengan ukuran simpul adalah karena mereka menghentikan penskalaan atau mulai menskalakan lebih lambat. Sebagai alternatif, perusahaan telah mengintegrasikan berbagai teknologi baru dan pendekatan manufaktur untuk memungkinkan penskalaan simpul yang berkelanjutan. Pada 40 / 45nm, perusahaan seperti GF dan TSMC memperkenalkan litografi imersi. Pola ganda diperkenalkan pada 32nm. Gerbang-manufaktur terakhir adalah fitur 28nm. FinFET diperkenalkan oleh Intel pada 22nm dan seluruh industri pada simpul 14 / 16nm.

Perusahaan terkadang memperkenalkan fitur dan kemampuan pada waktu yang berbeda. AMD dan TSMC memperkenalkan litografi imersi pada 40 / 45nm, tetapi Intel menunggu hingga 32nm untuk menggunakan teknik itu, memilih untuk meluncurkan pola ganda terlebih dahulu. GlobalFoundries dan TSMC mulai menggunakan pola ganda lebih banyak pada 32 / 28nm. TSMC menggunakan konstruksi gate-last pada 28nm, sedangkan Samsung dan GF menggunakan teknologi gate-first. Tetapi karena kemajuan semakin lambat, kami telah melihat perusahaan lebih mengandalkan pemasaran, dengan lebih banyak "node" yang ditentukan. Alih-alih menyiram ruang numerik yang cukup besar (90, 65, 45) perusahaan seperti Samsung meluncurkan node yang tepat di atas satu sama lain, secara numerik:

Saya pikir Anda dapat berdebat bahwa strategi produk ini tidak terlalu jelas, karena tidak ada cara untuk mengetahui node proses mana yang merupakan varian yang dikembangkan dari node sebelumnya, kecuali jika Anda memiliki bagan yang praktis. Tetapi banyak ledakan pada nama simpul pada dasarnya adalah pemasaran.

Mengapa Orang Mengklaim Intel 7nm dan TSMC / Samsung 10nm Setara?

Sedangkan nama simpul tidak terikat untuk setiap ukuran fitur tertentu, dan beberapa fitur telah berhenti melakukan penskalaan, produsen semikonduktor masih menemukan cara untuk meningkatkan metrik utama. Bagan di bawah ini diambil dari WikiChip, tetapi menggabungkan ukuran fitur yang diketahui untuk simpul 10nm Intel dengan ukuran fitur yang diketahui untuk simpul TSMC dan 7nm Samsung. Seperti yang Anda lihat, mereka sangat mirip:

Gambar oleh ET, dikompilasi dari data di WikiChip

Kolom delta 14nm / delta 10nm menunjukkan seberapa besar masing-masing perusahaan menurunkan fitur tertentu dari node sebelumnya. Intel dan Samsung memiliki nada logam minimum yang lebih ketat daripada TSMC, tetapi sel SRAM kepadatan tinggi TSMC lebih kecil daripada Intel, kemungkinan mencerminkan kebutuhan pelanggan yang berbeda di pengecoran Taiwan. Sementara itu, sel Samsung bahkan lebih kecil dari TSMC. Namun, secara keseluruhan, proses 10nm Intel mencapai banyak metrik utama seperti apa yang disebut TSMC dan Samsung 7nm.

Chip individual mungkin masih memiliki fitur yang menyimpang dari ukuran ini karena tujuan desain tertentu. Informasi yang diberikan produsen pada angka-angka ini adalah untuk implementasi yang diharapkan pada node tertentu, tidak harus sama persis dengan chip tertentu.

Ada beberapa pertanyaan tentang seberapa dekat proses 10nm + Intel (digunakan untuk Ice Lake) mencerminkan angka-angka ini (yang saya yakini diterbitkan untuk Cannon Lake). Memang benar bahwa spesifikasi yang diharapkan untuk simpul 10nm Intel mungkin telah sedikit berubah, tetapi 14nm + juga merupakan penyesuaian dari 14nm. Intel telah menyatakan bahwa ia masih menargetkan faktor penskalaan 2,7x untuk 10nm relatif terhadap 14nm, jadi kami akan menunda spekulasi tentang bagaimana 10nm + mungkin sedikit berbeda.

Menarik Semuanya

Cara terbaik untuk memahami arti dari simpul proses baru adalah menganggapnya sebagai istilah umum. Ketika seorang pengecoran berbicara tentang meluncurkan node proses baru, apa yang mereka katakan bermuara pada ini:

“Kami telah menciptakan proses manufaktur baru dengan fitur yang lebih kecil dan toleransi yang lebih ketat. Untuk mencapai tujuan ini, kami telah mengintegrasikan teknologi manufaktur baru. Kami merujuk pada rangkaian teknologi manufaktur baru ini sebagai simpul proses karena kami menginginkan istilah umum yang memungkinkan kami menangkap gagasan kemajuan dan peningkatan kemampuan. ”

Ada pertanyaan tambahan tentang topik ini? Letakkan di bawah dan saya akan menjawabnya.

Sekarang baca: