Yeni çip, pil ömrünü uzatacağına söz veriyor

Bugün birkaç çip yapım duyurusu, işlemcilerin gelecekte üretilme şeklindeki önemli değişikliklerin habercisidir.

İlk olarak, Taiwan Semiconductor Manufacturing Corp. (TSMC) ve ARM, TSMC'nin yeni nesil ARM işlemciyi 16nm FinFET işleminde kullandığını söyledi. İkincisi, Globalfoundries, Through-Silicon Vias (TSV'ler) olarak bilinen bir işlemi kullanarak 3D çip istiflemeyi gösterdiğini söyledi. TSMC duyurusu, FinFET'lerin çalışmasını sağlamak için dökümhanenin yolunda olduğunu ve ARM'in 64 bit çekirdeğinin ilerlemekte olduğunu gösterirken, Globalfoundries duyurusu, kalıplar arasındaki bağlantıları hızlandırabildiğini ve daha hızlı performans sağladığını gösteriyor.

Çoğu gözlemci, performansı ve gücü ölçeklendirmeye devam ederken bir yonga üzerinde daha fazla transistör paketlemek için geleneksel düzlemsel transistörün tersine dikey veya 3D bir kanal kullanılmasını içeren FinFET işleminin transistör sızıntısını kontrol etmek için önemli olduğuna inanmaktadır. Böylece daha verimli enerji işlemciler yapacak. Bu önemlidir çünkü bence hepimiz telefonlarımızı ve tabletlerimizi daha az enerji tüketir ve daha iyi pil ömrüne sahip oluruz.

Intel, Tri-Gate teknolojisini kullanarak ilk FinFET teknolojisini üreten ilk firma oldu ve şu anda 22nm Ivy Bridge yongalarını yapmak için bunu kullanıyor. IBM, Globalfoundries ve Samsung'dan oluşan Common Platform Group, yakın zamanda 2014 yılında 14nm sürecinde FinFET'lerin 2015'te büyük ölçekli üretimle üretilmesinin yolunda olduğunu söyledi.

Son zamanlarda Globalfoundries, çift çekirdekli bir ARM Cortex-A9 çekirdeği simülasyonuna sahip olduğunu söylerken, Samsung, her iki durumda da 14nm FinFET teknolojilerini kullanan ARM Cortex-A7'nin bir kasetini çıkardığını söyledi.

Dünyanın en büyük bağımsız yarı iletken üreticisi olan TSMC, daha önce 16nm süreci dediği gibi FinFET'leri de yapacağını söylemişti. (Ortak Platform Grubu yaklaşımı gibi, bu da ön uç transistörlerinde bir değişiklik içeriyor gibi görünmektedir, ancak arka uç işlemini 20nm'de tutar.) TSMC, günümüz ürünlerinde kullanılan öncü işlemciler de dahil olmak üzere geniş bir ürün yelpazesi üretmektedir. Qualcomm, Nvidia, Broadcom ve diğerleri. Bugünkü duyuruda, TSMC ve ARM, ARM'in Artisan fiziksel IP'si, TSMC bellek makroları ve çeşitli elektronik tasarım otomasyonu (EDA) teknolojilerini kullanarak FinFET işlemi için Cortex-A57'yi optimize etmek için işbirliği yaptıklarını söyledi. Bu gofretleri inşa etmenin amacı, TSMC sürecini ayarlamak ve FinFET işleminin mimariyle nasıl etkileşime girdiğiyle ilgili geri bildirim almaktır.

Cortex-A57, ARMv8 mimarisini destekleyen ilk işlemci çekirdeği ve böylece ilk 64 bit çekirdeği olacak. ARM'in çekirdeği, hemen hemen her cep telefonunda olanlar da dahil olmak üzere çok geniş bir işlemci yelpazesine dahil edilmiştir ve 64-bit'e geçiş bazı yeni yetenekler getirmelidir. Özellikle, bazı satıcılar bu çekirdeği kullanan 64 bit sunucu yongaları üzerinde çalışıyor, diğerleri ise cep telefonları için gelecek uygulama işlemcilerinde düşük güçlü Cortex-A53 ile eşleştirecek. ARM, A57 ve A53 çekirdeklerini kullanan ilk işlemcilerin 28nm'de görüneceğini ve bunun ardından 20nm'de üretimi görmeyi bekleyeceğini ve ardından FinFET üretimine geçileceğini söyledi.

Bu ilk 16nm FinFET bandında, ARM, A57'nin 64-bit yetenekler gibi yeni özellikler sunmasına rağmen 28nm'de yaklaşık 6mm2 olan Cortex-A15'ten daha küçük olduğunu söylüyor. Bu bant çıkarma, mobil yongalarda kullanılanlardan daha büyük hücreleri kullanan ve işlem için henüz optimize edilmemiş olan yüksek performanslı bir kütüphaneyi içermekteydi, böylece ortaya çıkan çekirdek daha da küçük olabilir.

Bu arada, Globalfoundries, 20nm-LPM (mobil için düşük güç) işleminde TSV'leri kullanan ilk tamamen işlevsel SRAM gofretlerini sergilediğini söyledi. TSV'ler, yalnızca fiziksel ayak izini azaltmakla kalmayıp aynı zamanda bant genişliğini de artıran ve gücü azaltan çiplerin 3B yığınlanmasını sağlar. Etkili olarak, bunlar dikey olarak istiflenmiş yongalar yaratan çok sayıda silikon kalıbı arasına iletken bir materyal entegre eder. Globalfoundries'de “orta-orta” yaklaşımında, bağlantılar veya viyalar, gofretler işlemin ön uç kısmını tamamladıktan sonra, ancak hattın arka ucuna başlamadan önce silikona yerleştirilir. GlobalFundries, yüksek sıcaklıkları içeren ön-hat sonu işleminden sonra TSV'leri üreterek, viyanalar için daha iyi performans sağlamak amacıyla bakır kullanabilir.

Her bir yolun modern bir işlemcideki tipik özelliklerle karşılaştırıldığında, transistör üretimi için kullanılan nanometrelerle karşılaştırıldığında mikron cinsinden ölçülen oldukça büyük olduğuna dikkat edin. Tipik bir uygulama işlemcisi veya grafik yongası 1000 veya daha fazla bu tür viyana ihtiyaç duyabilir.

Gösteri Globalfoundries’in New York’taki Saratoga County’deki Fab 8’inde gerçekleştirildi.

Yine, bu önemlidir, çünkü sektör uzun zamandır talaş istiflemekten bahsediyor. Nitekim, Nvidia geçtiğimiz günlerde "Volta" olarak bilinen 2015 grafik işlemcisinin performansı artırmak için yığılmış DRAM içereceğini söyledi. Diğer dökümhanelerin de TSV tekliflerini sunması bekleniyor.

TSV’lerin önemini gösterecek gibi, bugün bir çok bellek üreticisi, mantık yongası üreticisi, sistem üreticisi ve dökümhanesi bugün, çok sayıda fiziksel kalıp katmanını kullanan bir “hibrit bellek küpü” için bir standart üzerinde uzlaşmaya vardıklarını açıkladı. Hafızanın hem yoğunluğunu hem de bant genişliğini arttırın. Bu ürünü ilk olarak yaklaşık 18 ay önce Intel Developer Forum'da bir Micron demosunda gördüm, ancak bu şimdi Hibrit Bellek Küp Konsorsiyumu adlı bir gruba büyüdü ve üç büyük DRAM üreticisinin hepsini içeriyor: Micron, Samsung ve SK Hynix.

Yeni şartname, özellikle yüksek performanslı ağ ve test ve yönetim gibi uygulamalardaki mantık bağlantıları için fiziksel katmanlar arasında kısa erişimli ve "ultra kısa erişimli" bağlantıları kapsar. İlk spesifikasyon, kısa erişim için 15Gbps'ye ve ultra kısa erişim için 10Gbps'ye kadar içerir. Grup, 2014 yılının ilk çeyreğinde bunları 28Gbps ve 15Gbps'a yükseltmeyi hedefliyor. (GÜNCELLEME: Micron, TSV teknolojisini kullanan bellek gemilerini 2013 yılının üçüncü çeyreğinde, hacimli üretimin ilk yarısında beklenen üretim ile örnekleyeceğini söylüyor. 2014)

Bu yıl 16nm ürün görmeyeceksiniz; Endüstri yılın sonuna veya gelecek yılın başlarına kadar 20nm ürünlere geçmeyecek. TSV’leri içeren işlemcileri de hemen göremezsiniz. Aslında, ne TSMC ne de Globalfoundries bu teknolojiler için gerçek üretim tarihleri ​​vermedi. Yine de, bu teknolojilerin ve diğerlerinin çeşitli kombinasyonları, gelecek yılın sonlarında veya daha büyük olasılıkla 2015'te bazı ilginç ürünler sunmalıdır.