גלה את רגעי השיא של ועידת מעגלי המצב המוצק (isscc)

שמענו הרבה על האטת החוק של מור בזמן האחרון, ובעוד שזה אכן נכון במקרים מסוימים, בחלקים אחרים בעסקי המוליכים למחצה, יש התקדמות מתמשכת. בכנס המעגלים הבינלאומי למעגלים מוצקים בשבוע שעבר (ISSCC) נראה כי מגמות השבבים הגדולות היו סביב פריסת חומרים חדשים, טכניקות חדשות ורעיונות חדשים כדי להמשיך לדחוף את צפיפות הטרנזיסטור גבוהה יותר ולשפר את יעילות הכוח. כמובן, זה לא ממש חדשות. ראינו את זה בא לידי ביטוי בשיחות על הפקת שבבי לוגיקה בתהליכים חדשים של 7nm, על יצירת שבבי NAND 512 ג'יגה-בתים, ועל מגוון מעבדים חדשים.

מעצבי שבבים שוקלים מבנים וחומרים חדשים לטרנזיסטורים, כפי שמוצג בשקופית למעלה מ- TSMC. היו גם שפע של דיונים על כלים חדשים לייצור הטרנזיסטורים, כולל התקדמויות בליטוגרפיה כמו EUV והרכבה עצמית מכוונת, ודרכים חדשות לאריזה של מספר רבבים יחד.

לפני שנתחבר לפרטים, זה נשאר די מדהים בעיניי עד כמה הגיעה תעשיית השבבים ופשוט עד כמה שבבים הגיעו לחיי היומיום שלנו. CTO, אחמד בהאי, טקסס אינסטרומנטס ציין במצגתו כי בשנת 2015 מכרה התעשייה 109 צ'יפים בממוצע לכל אדם בכדור הארץ. השיחה שלו התמקדה כיצד במקום בשווקים הנשלטים על ידי יישום יחיד - קודם מחשבים אישיים, אחר כך טלפונים סלולריים - כעת התעשייה צריכה להיות ממוקדת יותר ב"להפוך את הכל לחכם יותר ", שכן סוגים שונים של שבבים מוצאים את דרכם למספר עצום של יישומים.

עם זאת, התעשייה ניצבת בפני אתגרים גדולים. מספר החברות שיכולות להרשות לעצמן לבנות מפעלי ייצור לוגיים מובילים הצטמצם מעשרים ושתיים בצומת 130 ננומטר לארבע חברות בלבד כיום בצומת 16/14 ננומטר (אינטל, סמסונג, TSMC ו- GlobalFoundries), עם תהליך חדש טכנולוגיה שעולה מיליארדים לפיתוח, ומפעלים חדשים שעולים אפילו יותר. אכן, בשבוע שעבר אמרה אינטל שהיא תוציא 7 מיליארד דולר כדי לפתח 7 ננומטר בקליפה של המפעל שאותה בנתה לפני כמה שנים באריזונה.

עם זאת, היו מספר מצגות על תוכניות חברות שונות לעבור לתהליכים של 10nm ו- 7nm.

TSMC הוציאה את התהליך 10nm שלה, והשבב הראשון עליו הוכרז היה Qualcomm Snapdragon 835 שצפוי לצאת בקרוב. TSMC עשוי להיות הרחוק ביותר בפועל למסחור של מה שהוא מכנה תהליך 7nm, וב- ISSCC, הוא תיאר שבב בדיקת SRAM פונקציונלי של 7nm. זה ישתמש בתפיסת הטרנזיסטור FinFET הסטנדרטית שכעת, אך עם כמה מעגל חשמלי טכניקות לגרום לזה לעבוד בצורה אמינה ויעילה בגודל הקטן יותר. ראוי לציון, TSMC אומרת שהיא תפיק את הגרסה הראשונה של שבבי ה- 7nm באמצעות ליטוגרפיה טבילה, במקום לחכות ל- EUV כמו רוב המתחרות שלה.

נזכיר כי מה שכל אחד מהיצרנים הגדולים מכנה 7nm משתנה מאוד, ולכן מבחינת הצפיפות, יתכן שתהליך ה- TSMC 7nm יהיה דומה לתהליך 10nm הקרוב של אינטל.

סמסונג עובדת גם על 7nm, והחברה הבהירה כי היא מתכננת לחכות ל- EUV. בתכנית דיברה סמסונג על היתרונות של ליטוגרפיה EUV וכן על ההתקדמות שעשתה בשימוש בטכנולוגיה.

3D NAND

כמה מההודעות המעניינות יותר כיסו פלאש NAND 3D בנפח 512 ג'יגה-בייט והראו בדיוק כמה מהר צפיפות הבזק של NAND צומחת.

ווסטרן דיגיטל (שרכשה את SanDisk) דיברה על מכשיר פלאש NAND תלת מימד בנפח 512 ג'יגה-בייט שהוא הודיע ​​לפני ההופעה, והסבירה כיצד מכשיר זה ממשיך להגדיל את הצפיפות של שבבים כאלה.

השבב הספציפי הזה משתמש ב 64 שכבות של תאי זיכרון ושלושה ביטים לתא כדי להגיע ל 512 ג'יגה-בתים על משטח שגודלו 132 מילימטרים רבועים. זה לא צפוף כמו העיצוב של Micron / Intel 3D NAND, שמשתמש בארכיטקטורה שונה עם המעגלים ההיקפיים מתחת למערך (CuA) כדי להגיע ל 768 ג'יגה-בתים על גבי משטח 179 מילימטר רבוע, אבל זה צעד נחמד קדימה. WD וטושיבה אמרו כי הם הצליחו לשפר את האמינות ולהאיץ את זמני הקריאה ב -20 אחוזים ולהגיע למהירויות תפוקת הכתיבה של 55 מגה בייט לשנייה. זה בייצור פיילוט, ואמור להיות בייצור נפח במחצית השנייה של 2017.

על מנת שלא להתעלם, סמסונג הראתה את שבב ה- NAND 512 ג'יגה-בתים 512 ג'יגה-בתים החדש, שנה לאחר שהציגה מכשיר עם 25 שכבות 256 ג'יגה-בתים. החברה הציבה נקודה גדולה להמחיש כי בעוד שצפיפות השטח של פלאש דו-ממדי NAND גדלה ב -26 אחוז בשנה משנת 2011 עד 2016, היא הצליחה להגדיל את צפיפות השטח של פלאש ה- NAND בתלת-ממד ב- 50 אחוז בשנה מאז הציגה אותה שלוש שנים. לפני.

שבב 512 ג'יגה-בייט של סמסונג, שמשתמש גם בטכנולוגיה של שלוש ביטים לתא, הוא בעל גודל למות של 128.5 מילימטרים רבועים, מה שהופך אותו לצפוף מעט יותר מעיצוב ה- WD / Toshiba, אם כי לא ממש טוב כמו העיצוב של מיקרון / אינטל. סמסונג העבירה חלק ניכר מדבריה בתיאור כיצד השימוש בשכבות דקיקות הציב אתגרים וכיצד יצרה טכניקות חדשות כדי להתמודד עם אתגרי אמינות וכוח שנוצרו באמצעות שכבות דקות יותר אלה. נאמר שזמן הקריאה הוא 60 מיקרו-שניות (קריאות רציפה של 149 מגה-ביט לשנייה) ותפוקת הכתיבה היא 51 מגה-ביט לשנייה.

ברור ששלושת מחנות ההבזק הגדולים ב- NAND מבצעים תהליך טוב, והתוצאה צריכה להיות צפופה יותר ובסופו של דבר פחות זיכרון יקר יותר מכולם.

חיבורים חדשים

אחד הנושאים שמצאתי הכי מעניין בתקופה האחרונה הוא הרעיון של גשר חיבורי קישור בין משובץ (EMIB) משובץ, אלטרנטיבה לטכנולוגיות 2.5D אחרות כביכול המשלבות מספר רב של למות באריזה של שבב בודד שהיא פחות יקרה מכיוון שהיא אינה דורשת ממשק סיליקון או ויאס דרך סיליקון. בתוכנית דיברה אינטל על כך כשתיארה FPGA בגודל 14nm 1GHz שיהיה לו גודל למות של 560 מ"מ ² מוקף בשישה מקלטים של 20 ננומטר המיוצרים בנפרד, אפילו בטכנולוגיות אחרות. (ככל הנראה זהו ה- Stratix 10 SoC.) אבל זה הפך להיות מעניין יותר בהמשך השבוע, מאחר ואינטל תיארה כיצד היא תשתמש בטכניקה זו כדי ליצור שבבי שרת Xeon בגובה 7nm והדור השלישי של 10nm.

מעבדים ב- ISSCC

ISSCC ראתה מספר הודעות על מעבדים חדשים, אך במקום הכרזות על שבבים, המוקד היה על הטכנולוגיה שעוברת למעשה לגרום לשבבים לעבוד טוב ככל האפשר. התעניינתי לראות פרטים חדשים למספר שבבים צפויים מאוד.

אני מצפה ששבבי ה- Ryzen החדשים המשתמשים בארכיטקטורת ה- ZEN החדשה של AMD יועברו בקרוב, ו- AMD מסר הרבה יותר פרטים טכניים על העיצוב של ליבת הזן ועל המטמונים השונים.

זהו שבב FinFET בן 14 ננומטר המבוסס על תכנון בסיסי המורכב ממכלול ליבה עם 4 ליבות, מטמון 2MB ברמה 2 ו 8MB מטמון אסוציאטיבי ברמה 3 דרכים. החברה טוענת כי תדירות הבסיס של 8 ליבות, 16 חוטים הגרסה תהיה 3.4GHz ומעלה, ואמרה כי השבב מציע שיפור גדול מ- 40 אחוזים בהוראות בכל מחזור (IPC) לעומת התכנון הקודם של AMD.

התוצאה היא גרעין חדש שלטענת AMD פועל עזר לגוף שני יעיל יותר מתכנון 14nm הנוכחי של אינטל, אך כמובן שנצטרך לחכות לשבבים הסופיים כדי לראות את הביצועים האמיתיים.

כפי שתואר קודם, זה יהיה זמין בתחילה בשבבי שולחן עבודה המכונים Summit Ridge והוא אמור לצאת לחוץ בתוך שבועות. גרסת שרת המכונה נאפולי צפויה לצאת ברבעון השני ו APU עם גרפיקה משולבת בעיקר למחשבים ניידים אמור להופיע בהמשך השנה.

יבמ נתנה פירוט רב יותר על שבבי ה- Power9 שבהם היא הופיעה ב- Hot Chips, שתוכננה לשרתים מתקדמים, ותוארה כעת כ"מאופטימלית למחשוב קוגניטיבי. " מדובר בשבבים של 14 ננומטר שיהיו זמינים בגרסאות לשתי המדרגות החוצה (עם 24 ליבות שיכולות להתמודד עם 4 חוטים בו זמנית) או בקנה מידה כלפי מעלה (עם 12 ליבות שיכולות להתמודד עם 8 חוטים סימולטניים.) השבבים יתמכו במעבד CAPI (Coherent Accelerator Processor) ממשק) כולל CAPI 2.0 באמצעות קישורי PCIe Gen 4 במהירות של 16 ג'יגה-ביט לשנייה (Gbps); ו- OpenCAPI 3.0, המיועד לעבוד במהירות של עד 25 ג'יגה-סיביות לשנייה. בנוסף, זה יעבוד עם NVLink 2.0 עבור חיבורים למאיצי ה- GPU של Nvidia.

MediaTek העבירה סקירה כללית של Helio X30 הקרוב, מעבד סלולרי בעל 2.8 ליבות עשרה ליבות, שציינו את היותו הראשון שהופק החברה בתהליך 10 ננומטר (ככל הנראה ב- TSMC).

זה מעניין מכיוון שיש לו שלושה מתחמי ליבה שונים: הראשון כולל שני ליבות ARM Cortex-A73 הפועלות במהירות 2.8GHz, המיועדות להתמודד עם משימות כבדות במהירות; לשניה ארבע ליבות A53 של 2.5 ג'יגה הרץ, המיועדות למשימות האופייניות ביותר; והשלישית כוללת ארבע ליבות A35 2.0GHz, המשמשות כשהטלפון במצב סרק או למשימות קלות מאוד. ב- MediaTek אומרים כי אשכול A53 בעל הספק נמוך הוא יעיל בהספק נמוך ב- 40 אחוזים מאשר באשכול A73 בעל הספק גבוה וכי אשכול A35 בעל הספק נמוך במיוחד הוא 44 אחוז יעיל יותר בהשוואה לאשכול בעל הספק נמוך.

בתכנית היו הרבה מאמרים אקדמיים בנושאים כמו שבבים שתוכננו במיוחד ללימוד מכונות. אני בטוח שנראה הרבה יותר דגש על זה קדימה, החל מ- GPUs למעבדים מקבילים באופן פסיבי המיועדים להתמודד עם מחשוב של 8 סיביות, ועד שבבים נוירומורפיים ו- ASICs בהתאמה אישית. זה שדה המתהווה, אבל זה שמקבל מידה מדהימה של תשומת לב ברגע זה.

אפילו עוד יותר החוצה, האתגר הגדול ביותר עשוי להיות מעבר למחשוב קוונטי, שזו דרך אחרת לחלוטין לבצע מחשוב. אמנם אנו רואים השקעות רבות יותר, אך עדיין נראה כי דרך ארוכה להיות טכנולוגיה מיינסטרימית.

אבל בינתיים אנו יכולים לצפות קדימה להרבה שבבים חדשים ומגניבים.

מייקל ג'יי מילר הוא מנהל המידע הראשי בחברת זיף ברדרס השקעות, חברת השקעות פרטית. מילר, שהיה העורך הראשי של מגזין PC משנת 1991 עד 2005, כותב את הבלוג הזה ל- PCMag.com כדי לחלוק את מחשבותיו על מוצרים הקשורים למחשבים אישיים. אין ייעוץ בנושא השקעות בבלוג זה. כל החובות נשללות. מילר עובד בנפרד עבור חברת השקעות פרטית אשר עשויה בכל עת להשקיע בחברות שמוצריהן נדונים בבלוג זה, ולא תיחשף גילוי על עסקאות ניירות ערך.