Русский
Русский
English
Статистика
Реклама

Tsmc

TSMC яркий пример успеха в мире ИТ, проект Госдепа, продукт неотвратимой глобализации?

22.04.2021 22:14:44 | Автор: admin

TSMC - эта не слишком милозвучная аббревиатура от Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, в современном мире стала синонимом феноменального успеха. На данный момент тайваньская компания обрела статус одного из наибольших мировых производителей полупроводниковой продукции, а в некоторых сегментах этой индустрии она и вообще вошла в положение монополиста. Занимая второе место по годовой выручке среди конкурентов является весьма удивительным фактом, что TSMC вполне сознательно сконцентрировалась исключительно на производстве полупроводниковых пластин - в мире просто не существует процессоров, модулей памяти под маркой TSMC. С чем это связано? Может быть и с самим неопределенным статусом острова, который является убежищем для непризнанной Китайской Республики - Тайвань. Каким вообще образом в 1987 году удалось основателю компании Морису Чангу - гражданину США, создать будущего лидера в самой передовой сфере ИТ производства на отсталом технологически, удаленном от центров цивилизации острове? О прошлом, настоящем и о том, что ожидает в будущем такую далеко не тривиальную компанию как TSMC и пойдет далее речь в статье.

Основатель

Очень часто невозможно понять современного положения вещей не уделив внимание исторической ретроспективе вопроса. То в каком состоянии пребывает нынешнее мировое производство полупроводниковой продукции неразрывно связано с такой неординарной личностью как Морис Чанг. Основатель и многолетний руководитель TSMC имеет весьма не заурядную биографию. Судьба этнического китайца Мориса, рожденного в Китае образца 1931 года, была крепко переплетена с судьбой всего Китая. Данное ребенку при рождении европейское имя Морис стало следствием того, что город Нинбо, в администрации которого его отец состоял на службе, являлся одним из 5 китайских "свободных" портов, где активно жили и работали европейские торговцы. Получив достаточно качественное начальное образование на английском языке в дальнейшем молодой китайский иммигрант сможет получить высшее образование в лучшем техническом учебном заведении США - МТИ (Массачусетский Технологический Институт). К иммиграции с родины молодого и перспективного китайца подтолкнули те бурные события которые неистово лихорадили всю юго-восточную Азию. Ряд китайских революций, японская оккупация, в 1949 году окончательное поражение коммунистам Мао националистического правительства Гоминьдана - в рядах которого молодой человек принимал участие, с одной стороны не оставляли Морису ничего другого как бежать из континентального Китая, с другой стороны сделает возможным его возвращение на Тайвань в 1985 году, где ему всего через два года будет суждено основать одного известного ИТ-гиганта.

Для понимание того, кто через 36 лет пребывания в США вернулся на Тайвань можно лишь глянуть на послужной список гражданина США Мориса Чанга.

Поучив в 1953 году диплом магистра Морис попробовал пойти далее по научной стезе, однако защитить докторскую диссертацию ему тогда было не суждено. В 1955 году году он устраивается в небольшую производственную компанию, в подразделение занимающееся полупроводниками. Было ли это предвидение молодого специалиста или просто случай неизвестно, но данное направление в технике теперь будет сопровождать Мориса всю его сознательную жизнь.

В 1954 году в США произошло довольно знаковое, однако малозаметное событие. Компанией Texas Instrumentsвпервые был налажен серийный выпуск транзисторов. Уникальность этого события для широких масс была несколько размыта поскольку сам принцип заложенный в радиодеталь давно уже не был новинкой. Существующие вакуумные лампы были куда надежнее предлагаемых до этого момента исследовательскими институтами "трехлапых монстров", откровенно говоря не обладающих достаточной стабильность в работе. Однако, настоящие специалисты понимали, что именно реализация подхода заложенного в работу транзистора пророчила ему самое светлое будущее. Миниатюризация печатных плат, колоссальное уменьшение электропотребления электроцепями, низкая цена в производстве все это должно было завоевать мир.

В 1958 году один из сотрудников Тexas Instruments создает и патентует первую в мире интегральную микросхему, в этом же году в компанию устраивается и Морис Чанг. Это было крайне удачное решение, ведь набирающей интенсивно обороты компании в самом скором будущем суждено будет стать самым крупным производителем полупроводниковой продукции в мире. В условиях отсутствия заслуженных авторитетов на ниве передовых технологий, хорошо образованный молодой китайский эмигрант с реальным производственным опытом в полупроводниковой тематике уже в 1961 году занимает весьма высокий пост начальника инженерного отдела. Отдав 25 лет жизни своему работодателю - Texas Instruments, Морис прошел практически все ступени карьерного роста. Вице-президент по внешнеэкономической деятельности - пост с которого в 1983 году Морис покинул Texas Instruments.

Возвращение в 1985 году на Тайвань весьма молодого - 54 летнего, человека с таким столь уникальным опытом не было случайным. Еще в конце 70х, США несколько изменила свою концепцию по продвижению своих интересов в юго-восточной Азии. Всесторонне разобрав ситуацию с поражением во Вьетнамской войне, правительство США решило сделать ставку, в первую очередь, на усиление экономических связей со своими союзниками в регионе. В рамках этой программы предполагался массовый перенос трудозатратных производств из самого США в страны с куда более дешевой рабочей силой. Это должно было дать обоюдовыгодный эффект. Япония, Филиппины, Южная Корея, Тайвань, Сингапур это те основные бенефициары проводимой политики США, что сейчас носят гордое название азиатских тигров. Под чутким руководством Мориса Чанга тайваньским китайцам - дисциплинированным и трудолюбивым, только-что оторваны от сохи, в этом новом мире суждено было занять свою новую высокотехнологическую нишу.

Корпорация TSMC

К слову, под управлением несменного лидера Мориса Чанга TSMC пробыла 31 год, основатель корпорации отошел от дел только в 2018 году, отдав ей 31 год своей жизни. Под его руководством компания стала знаковой не только для Тайвани, а и для всего мира. Что бы понять, что из себя сейчас представляет TSMC нужно взглянуть всего на несколько графиков. Главным из которых является конечно же уровень прибыли.

На рынке контрактных производителей полупроводниковой продукции TSMC с общей долей в 60% является безусловным лидером. Что же касается особо передового направления в производстве полупроводниковых пластин диапазона 5-32 нм, тут компания удовлетворила мировой спрос своей продукцией на 80% . Прибыль компании исчисляется миллиардами.

Если рассмотреть более детально структуру заработка самой TSMС по конкретному техпроцессу, то можно увидеть, что основная прибыль идет с наиболее продвинутых производств реализованных на уровне 5-7 нм техпроцесса.

Рассматривая исключительно техпроцесс не всегда понятно что за ним скрывается в мире реальных гаджетов. Но и тут отчет от TSMС поможет пролить свет на положение вещей. Более половины выпущенной компанией продукции устанавливается в смартфоны, треть станет основой для высоко производительных систем.

На сколько такая ситуация стала уникальной для TSMС? Да в общем не особо. За последние шесть лет структура прибыли у компании существенно не меняется. Наиболее прогрессивные технологии приносят около 50% заработка. Столь занятное распределение прибылей дает понимание того, что именно делает TSMС лидером среди контрактных производителей полупроводниковой продукции - интенсивное внедрение передовых технологий.

Но картина мира TSMС была бы не достаточно ясна, если бы не еще одна диаграмма. Поскольку компания весьма открытая ее регулярные статистические отчеты касаются самого разного спектра деятельности, в том числе и распределение получаемой прибыли в зависимости от реализации продукции в конкретном регионов мира. Это может и весьма удивительный факт, однако в 2020 году 75% выручки компании принес рынок Северной Америки. Торговля с КНР всего-навсего на уровне 6%. Торговля полупроводниковой продукцией с КНР резко упала в 2020 году как результат введенных против Поднебесной санкций со стороны США, но даже в досанкционный 2019 год эта цифра колебалась в районе 10%. Фактически, если пристально рассмотреть всю географию поставок продукции становится понятным - TSMС целиком и полностью зависит от потребителей в США как и ее международных партнеров.

Полупроводниковый полуфабрикат

Мы с вами много сказали про достижения TSMС и увидели множество красочных цифр, однако есть один существенный нюанс. Форма бизнеса которую ведет компания не предполагает выпуск собственного завершенного продукта будь то процессоры, модули памяти, SoC и тд. Как мы уже вспоминали TSMС стала самым крупным контрактным производителем полупроводников размещая на своих производственных мощностях заказы таких компаний как Apple, Qualcomm,Nvidia, AMD,MarvellBroadcom, MediaTek, Huawei и даже могущественной Intel. Однако в мире готовых решений ее доля не столь значительна.

Как видно на диаграмме розовая TSMС занимается исключительно "литьем" полупроводниковых пластин. В тоже время зеленые Intel и Samsung обладают полным циклом разработки, производства и реализации процессоров. Голубым цветом обозначены компании не обладающие своим производством полупроводников. Желтые же это исключительно поставщики производственного оборудования Как видно на диаграмме розовая TSMС занимается исключительно "литьем" полупроводниковых пластин. В тоже время зеленые Intel и Samsung обладают полным циклом разработки, производства и реализации процессоров. Голубым цветом обозначены компании не обладающие своим производством полупроводников. Желтые же это исключительно поставщики производственного оборудования

Для мира процессоров тайваньская TSMС хотя и является существенным фактором, но далеко не главным. И тут разговор идет уже не об объемах получаемой прибыли, а о завершенных технологических цепочках. Компания TSMС не обладает полным циклом производства полупроводниковой продукции, даже учитывая ее глубокое партнерство с AMD и Apple. Возникает вполне законный вопрос а кто ж тогда обладает? Обладают им Intel и Samsung, Texas Instruments и Broadcom, но и тут вопрос не такой простой как могло бы показаться. Кроме разработки архитектуры процессоров, коей занимается достаточное количество организаций, в производстве "чипов" ключевую роль играет создание тех самых полупроводниковых пластин, а в особенности оборудования на котором они будут создаваться.

Обозначенные желтым цветом компании это и есть производители оборудования. При казалось бы достаточном количестве предприятий - Applied Materials, ASML, Tokyo Elektron, Lam Reasearch, KLA, говорить о широком выборе оборудования все равно не приходится. Проблема с производителями этого оборудования состоит в том, что наиболее востребованная полупроводниковая продукция та которая обладает максимальным количеством транзисторов на квадратный дюйм, а в этом сегменте конкуренция у компаний уже весьма условна.

Та самая единственная в мире установка фотолитографии в EUV от ASML для производства полупроводниковых пластин по технологическому процессу 5 нмТа самая единственная в мире установка фотолитографии в EUV от ASML для производства полупроводниковых пластин по технологическому процессу 5 нм

Фактически в мире есть лишь одна компания готовая поставлять оборудование для производства полупроводников по 5 нм технологии и это Нидерландская ASML. Именно это оборудование и использует TSMС в производстве своей 5-7 нм продукции, также как собственно и корпорация Samsung. В тоже время Intel утверждает, что ее собственные разработки на основе оборудования от Applied Materials достаточно прогрессивны и дают возможность создавать на полупроводниковых пластинках, произведенных с использованием 7-10 нм техпроцесса, плотность транзисторов аналогичную плотности на пластинах произведенным TSMС с 5-7 нм.

Размытое будущее в едином фарватере

Столкнувшись с необходимостью покупки какого-то новомодного девайса рядовой потребитель зачастую впадает в ступор. Одолеваемый терзаниями выбора он рыщет по просторам интернета в поисках детальных характеристик, подробных обзоров, сравнительных анализов. В поисках ответов нарываясь в сети на бескомпромиссные дискуссии сторонников Samsung и приверженцев Apple, поклонников красных и любителей синих часто вообще теряется логическая нить происходящего. Однако, сняв всю эту цветовую мишуру и оторвав лейбл, не редко можно заметить, что все эти суровые в мире маркетинга конкуренты произведены на одних заводах, одним оборудованием, по весьма схожим технологиям.

Естественно глупо утверждать, что iPhone 12 и Samsung Galaxy S21 одинаковые аппараты, но также не разумно искать в них большие отличия. В современном мире все переплелось. Sony завалила весь мир встраиваемыми в смартфон камерами, Samsung стал абсолютным монополистом в производстве высококачественных экранов на базе OLED матриц, Qualcomm безусловный лидер в создании модулей связи 5G.

"Я беру камень и отсекаю всё лишнее" - Микеланджело Буонарроти в ответ на вопрос: Как вы делаете свои скульптуры?"Я беру камень и отсекаю всё лишнее" - Микеланджело Буонарроти в ответ на вопрос: Как вы делаете свои скульптуры?

Конечно, конкуренция на рынке полупроводников все еще присутствует, о чем хотя бы свидетельствуют потуги корпорации Apple захватить мир с помощью своих АРМ процессоров серии А и М. Intel также не стоит в стороне и хотя уже крепко сотрудничает и сейчас с TSMС, также как и всерьез рассматривает возможность перенести часть производства своих процессоров на фабрики TSMС, но все еще не отказывается от продвижения собственных технологий и очевидно будет их развивать.

В свете таких радужных перспектив для TSMС стоит ли от нее, как независимой компании, ожидать выхода на качественно новый уровень своего развития, что она вложится в свою раскрутку и обзаведется собственной линейкой процессоров, модулей памяти или вообще смартфонов? Очевидно нет. Угрожает ли бизнесу TSMС новый политический тренд в США по возврата производственных мощностей из за границы назад в страну? Скорее всего так же нет, ведь фактически азиатские партнеры настолько сильно завязаны с США технологически, экономически, политически, по линии военной помощи, что называть их в полной мере заграницей американцы могут весьма формально. Что касается непосредственно Тайваня то и подавно, без всеобъемлющей протекции со стороны США остров уже давным бы давно утратил свою независимость.

Все, что мы сейчас вообще наблюдаем в мире полупроводниковой продукции укладывается в единый фарватер планомерного, поступательного движения вперед. Сложность технологического прогресса породила необходимость объединения воедино разбросанных по всему миру разработчиков, производителей, рынков сбыта, маркетологов. Главную скрипку в этом глобализационном процессе сейчас естественно играет США, как собственно это всегда и было в сфере микроэлектроники.

На этом фоне было бы интересно сказать что-то про действительно независимых новаторов производителей полупроводниковой продукции, но действительность такова, что их просто нет. Оценивая те грандиозные финансовые вливания, что осуществляют в развитие и производство полупроводников компаниями Intel, Apple, Samsung, ASML, TSMС и тд. говорить о появлении даже в среднесрочной перспективе некого нового игрока также не приходится. Даже "всесильный" Китай, фактически, не обладает собственным полным циклом производства современных полупроводниковых пластин. Наиболее совершенным производством подобной продукции в континентальном Китае является компания SMIC ( Semiconductor Manufacturing International Corporation ), но и она готовится приступить к выпуску пластин по 7 нм техпроцессу исключительно на оборудовании от ASML и в этом свете любой сбой в технологической цепочке, благодаря тем же грозящим санкциям, может откинуть КНР в технологиях производства назад на целые десятилетия. Ежегодно инвестировать сотни миллиардов на протяжении десятилетий без гарантий ожидаемого результата - ноша довольно тяжелая и наверно не так уж и нужная. Хорошо ли сложившееся положение вещей или не очень? Этот вопрос не имеет смысла, ведь это действительность в которой мы будем жить еще весьма долго.

Если кто-то в серьез задался поставленным в самом начале статьи вопросом и по какой либо причине все еще не нашел на него ответа, можно лишь коротко подытожить - всего по чуть-чуть.

Немного рекламы

Спасибо, что остаётесь с нами. Вам нравятся наши статьи? Хотите видеть больше интересных материалов? Поддержите нас, оформив заказ или порекомендовав знакомым, облачные VPS для разработчиков от $4.99, уникальный аналог entry-level серверов, который был придуман нами для Вас: Вся правда о VPS (KVM) E5-2697 v3 (6 Cores) 10GB DDR4 480GB SSD 1Gbps от $19 или как правильно делить сервер? (доступны варианты с RAID1 и RAID10, до 24 ядер и до 40GB DDR4).

Dell R730xd в 2 раза дешевле в дата-центре Maincubes Tier IV в Амстердаме? Только у нас 2 х Intel TetraDeca-Core Xeon 2x E5-2697v3 2.6GHz 14C 64GB DDR4 4x960GB SSD 1Gbps 100 ТВ от $199 в Нидерландах! Dell R420 - 2x E5-2430 2.2Ghz 6C 128GB DDR3 2x960GB SSD 1Gbps 100TB - от $99! Читайте о том Как построить инфраструктуру корп. класса c применением серверов Dell R730xd Е5-2650 v4 стоимостью 9000 евро за копейки?

Подробнее..

Перевод В чём главные проблемы Intel

29.01.2021 14:10:10 | Автор: admin


Оглядываясь назад, моя статья по поводу назначения нового исполнительного директора Intel в 2013 году оказалась чрезмерно оптимистичной. Одно название чего стоит: Возможность для Intel. В реальности вышло не так за эти годы у Intel ничего не получилось, никакими возможностями она не воспользовалась.

Откуда мы знаем, что не получилось? Во-первых, спустя восемь лет Intel опять назначает нового директора (Пэт Гелсингер), но не вместо того, о котором я писал (Брайан Кржанич), а вместо его преемника (Боб Свон). Очевидно, в то самое окно возможностей компания на самом деле не попала. И теперь уже встаёт вопрос выживания компании. И даже вопрос национальной безопасности Соединённых Штатов Америки.

Проблема 1: мобильные устройства


Вторая причина, по которой заголовок 2013 года был чрезмерно оптимистичным, заключается в том, что к тому моменту Intel уже попала в серьёзную беду. Вопреки своим заявлениям, компания слишком сосредоточилась на скорости CPU и слишком пренебрежительно отнеслась к энергопотреблению, поэтому не смогла сделать процессор для iPhone, и, несмотря на годы попыток, не смогла попасть на Android.

Ущерб для компании оказался глубже, чем просто упущенная выгода; за последние два десятилетия стоимость производства всё более маленьких и эффективных процессоров взлетела до миллиардов долларов. Это означает, что компании, инвестирующие в новые размеры узлов, должны генерировать соизмеримо большой доход, чтобы окупить свои инвестиции. Одним из отличных источников увеличения доходов для отрасли стали миллиарды смартфонов, проданных за последнее десятилетие. Однако Intel не получила ни капли из этих доходов, а продажи ПК снижаются в течение многих лет.

Когда речь идёт о миллиардных инвестициях в строительство фабрик следующего поколения, то вы или преуспеваете на рынке, или банкрот. Intel смогла сохранить миллиардные доходы благодаря революции в другой отрасли: облачных вычислениях.

Проблема 2: успех на серверах


Intel захватила этот рынок не так давно. Изначально на нём доминировали интегрированные компании, такие как Sun, с соответствующими ценами, но благодаря взрыву продаж персональных компьютеров Intel быстро улучшала производительность и снижала цены CPU, особенно по отношению к производительности. Конечно, ПК не дотягивали до надёжности интегрированных серверов, но на рубеже веков Google поняла, что масштаб и сложность услуг делают невозможным создание действительно надёжного стека. Решением стали отказоустойчивые серверы с горячей заменой вышедших из строя компонентов. Это позволило строить дата-центры на относительно дешёвых процессорах x86.



В течение двух следующих десятилетий подход Google приняли все крупные ЦОДы, так что x86 стала архитектурой по умолчанию для серверов. Основную выгоду из этого извлекла Intel, поскольку именно она делала лучшие процессоры x86, особенно для серверных приложений. Это связано как с собственным дизайном Intel, так и с её великолепными фабриками. AMD иногда угрожала действующему лидеру, но только в ноутбуках низкого уровня, а вовсе не в дата-центрах.

Таким образом, Intel избежала судьбы Microsoft в постдесктопную эпоху: Microsoft пролетела не только мимо мобильных устройств, но и мимо серверов, которые работают под управлением Linux, а не Windows. Конечно, компания как может поддерживает Windows и на компьютерах (через Office), и на серверах (через Azure). Однако всё выходит наоборот: то, что недавно подпитывало рост компании, становится концом Windows, поскольку Office переходит в облако с работой на всех устройствах, а Azure переходит на Linux. В обоих случаях Microsoft пришлось признать, что их власть теперь не в контроле над API, а в обслуживании уже существующих клиентов в новом масштабе.

В упомянутой статье о перспективах Intel упоминался аналогичный стратегический разворот. Intel долго опиралась на интеграцию проектирования и производства. В мобильную эпоху x86 вслед за Windows навсегда уходит в нишевый десктопный рынок. Но всё равно была возможность сохранить бизнес, если начать принимать заказы на производство от сторонних клиентов.

Большинство компаний сами не выпускают чипы. Они создают дизайн и отдают на завод. AMD, Nvidia, Qualcomm, MediaTek, Apple ни у кого нет собственных заводов. Безусловно, это имеет смысл: производство полупроводников, возможно, самая капиталоёмкая отрасль в мире, так что AMD, Qualcomm и другие хотят заниматься более прибыльными проектами с более высокой маржой.

Однако проектирование микросхем становится всё более стандартным. Почти все чипы основаны на архитектуре ARM. Оплатив лицензию, компании вроде Apple могут создавать собственные модификации и заказывать их производство. Дизайн немножко уникален, но в мобильных устройствах это не самое принципиальное. Здесь никогда не будет доминировать единый дизайн от одного разработчика, как Intel доминировала на десктопном рынке.

С другой стороны, именно производственные мощности становятся более дефицитными и, следовательно, более ценными. На самом деле в мире только четыре крупных производственных компании: Samsung, GlobalFoundries, Taiwan Semiconductor Manufacturing Company (TSMC) и Intel. Только четыре компании могут создавать чипы, которые сегодня установлены в каждом мобильном устройстве, а завтра будут установлены вообще везде.

Огромный спрос, дефицит компонентов, высочайшие барьеры для входа. Получается, сейчас отличное время для производства микросхем. Это потенциально отличное время для Intel. Ведь из этих четырёх компаний она самая продвинутая, со значительным отрывом. Единственная проблема заключается в том, что Intel всегда видит себя дизайнерской компанией.

Кстати, моя рекомендация не означает отказ от x86, я добавил в сноске:

Конечно, они продолжат проектировать x86, но это будет не единственный их бизнес, а со временем даже и не основной.

На самом деле, бизнес x86 оказался слишком прибыльным, чтобы пойти на такой радикальный шаг. Это именно та проблема, которая ведёт к разрушению. Да, Intel избежала судьбы Microsoft, но при этом не испытала сильнейшей финансовой боли, которая необходима как стимул для такой кардинальной трансформации бизнеса (например, только после краха рынка памяти в 1984 году Энди Гроув в Intel решил полностью сосредоточиться на производстве процессоров).

Проблема 3: производство




Пока Intel тормозила с принятием решений, за последнее десятилетие модульно-ориентированная TSMC получила огромные заказы на мобильные чипы и установила лучшее в мире оборудование по производству микросхем от ASML. В модульной экосистеме все компании получают часть прибыли от растущего мобильного рынка и в результате этого бума производственные мощности TSMC превзошли Intel.

Это угрожает Intel по нескольким фронтам:

  • Intel окончательно потеряла рынок маков, в том числе из-за выдающейся производительности нового чипа M1. Но важно отметить причины такой производительности это не только дизайн Apple, но и 5-нм техпроцесс TSMC.
  • Десктопные процессоры AMD теперь быстрее, чем у Intel, и чрезвычайно конкурентоспособны на серверах. Опять же, преимущество AMD отчасти связано с улучшением дизайна, но не менее важным является производство по 7-нм процессу TSMC.
  • Крупные облачные провайдеры всё больше инвестируют в разработку собственных чипов. Например, Amazon уже выпустила вторую версию процессора Graviton ARM, на котором будет работать таймлайн твиттера. Одно из преимуществ Graviton его архитектура, а другое ну, вы уже поняли производство компанией TSMC по тому же 7-нм техпроцессу (который конкурирует с наконец-то запущенным 10-нм техпроцессом Intel).

Короче говоря, Intel теряет долю на рынке, ей угрожает AMD на x86-серверах и облачные компании типа Amazon с собственными процессорами. И я даже не упомянул других специализированных решений, таких как приложения на GPU для машинного обучения, которые разрабатывает Nvidia и производит Samsung.

Что делает эту ситуацию настолько опасной для Intel, так это проблема масштаба, о которой я упоминал выше. Компания уже пролетела мимо мобильного рынка, и хотя серверные процессоры обеспечили рост, необходимый для инвестиций в производство за последнее десятилетие, но Intel не может позволить себе потерять объём денежного потока именно в тот момент, когда должна произвести максимальные инвестиции в своей истории.

Проблема 4: TSMC


К сожалению, это ещё не самое худшее. На следующий день после назначения нового директора Intel компания TSMC объявила впечатляющие финансовые результаты и, что более важно, прогнозы капитальных инвестиций на 2021 год, от Bloomberg:

TSMC спровоцировала глобальный рост акций полупроводниковых компаний, когда объявила о планах капитальных инвестиций в этом году в размере целых 28 миллиардов долларов ошеломляющей суммы, направленной на расширение технологического лидерства и строительство завода в Аризоне для обслуживания ключевых американских клиентов.

Это огромная сумма инвестиций, которая только упрочит лидерство TSMC.

Предполагаемый рост финансирования привёл к тому, что производители оборудования для производства микросхем хлынули из Нью-Йорка в Токио. Капитальные расходы TSMC от 25 до 28 миллиардов долларов в 2021 году гораздо выше прошлогодних 17,2 миллиардов. Около 80% вложений направят на передовые технологии производства CPU, то есть TSMC ожидает резкого роста бизнеса по производству передовых микросхем. Аналитики предполагают, что после серии внутренних технологических сбоев Intel передаст производство на аутсорсинг таким компаниям, как TSMC.

Так оно и есть. Вероятно, в данный момент Intel уступила лидерство в производстве микросхем. Компания сохраняет высокую маржу в проектировании CPU и может исключить угрозу AMD, передав производство передовых чипов на аутсорсинг TSMC. Но это лишь увеличит лидерство TSMC и никак не поможет решить другие проблемы Intel.

Проблема 4: геополитика


Уязвимости Intel не единственное, о чём стоит беспокоиться. В прошлом году я писал о чипах и геополитике:

Международный статус Тайваня, как говорится, сложный. Собственно, как и отношения между Китаем и США. Всё это накладывается одно на другое и создаёт совершенно новые осложнения, делая ситуацию ещё более запутанной.

Ну а география, напротив, простая и понятная:



Как видите, Тайвань находится недалеко от китайского побережья. Рядом Южная Корея, родина Samsung, которая тоже производит чипы самого высокого класса. Соединённые Штаты по другую сторону Тихого океана. Есть передовые фабрики Intel в Орегоне, Нью-Мексико и Аризоне, но Intel производит чипы только для собственных интегрированных вариантов использования.

Это важно, потому что электроника нужна не только для компьютеров. В наши дни почти в любом оборудовании, в том числе военном, работает процессор. Некоторые чипы не требуют особенной производительности и могут быть изготовлены на старых фабриках, построенных много лет назад в США и по всему миру. Но для других чипов нужно передовое производство, то есть они должны быть изготовлены на Тайване компанией TSMC.

Если вы занимаетесь военным стратегическим планированием в США, это большая проблема. Ваша задача не предсказывать войны, а планировать действия, которые могут произойти при неудачном стечении обстоятельств, то есть если вдруг случится война между США и Китаем. И в этом планировании серьёзной проблемой является размещение заводов TSMC и Samsung в пределах лёгкой досягаемости китайских ракет.

Буквально несколько дней назад компания TSMC официально объявила о строительстве 5-нм завода в Аризоне. Да, сегодня это передовые технологии, но завод откроется только в 2024 году. Тем не менее это почти наверняка будет самая передовая фабрика в США, которая выполняет сторонние заказы. Надеюсь, к моменту открытия Intel превзойдёт её возможности.

Однако заметим, что интересы Intel и США не совпадают. Первая заботится о платформе x86, а США нужны передовые фабрики общего назначения на её территории. Иными словами, у Intel всегда в приоритете дизайн, а у США производство.

Кстати, именно поэтому сегодня у Intel меньше желания выполнять сторонние заказы. Да, компания может пойти на это из необходимости загрузить производственные мощности для окупаемости инвестиций. Но всегда будет ставить во главу угла собственные проекты.

Решение 1: раздел


Вот почему Intel нужно разделить на две части. Да, интеграция дизайна и производства на протяжении десятилетий была основой бизнеса, но теперь эта интеграция превратилась в смирительную рубашку, которая сдерживает развитие и того, и другого. Разработки Intel сдерживаются сложностями с производством, а само производство страдает из-за неправильных приоритетов.

Главное, что нужно понять о микроэлектронике что маржа в дизайне гораздо выше. Например, у Nvidia валовая маржа 60-65%, в то время как у TSMC, которая производит для неё микросхемы, ближе к 50%. Как я уже отмечал выше, маржа Intel традиционно ближе к Nvidia благодаря интеграции дизайна и производства, поэтому собственные чипы всегда будут приоритетом для её производственного подразделения. От этого пострадает обслуживание потенциальных клиентов и гибкость в выполнении сторонних заказов, а также эффективность привлечения лучших поставщиков (что ещё больше снизит маржу). Здесь ещё и вопрос доверия: готовы ли конкуренты делиться своими разработками, особенно если Intel уделяет приоритетное внимание собственному дизайну?

Единственный способ решить эту проблему приоритетов выделить производственный бизнес Intel в отдельную компанию. Да, потребуется время, чтобы создать отделы обслуживания клиентов, не говоря уже об огромной библиотеке строительных блоков открытой интеллектуальной собственности, которая сильно упрощает работу с TSMC. Но автономный производственный бизнес получит главный и самый мощный стимул для осуществления этой трансформации стремление выжить.

Решение 2: субсидии


Выделение производственного бизнеса в отдельную компанию также открывает двери для закачки государственных денег в этот сектор. Сейчас для США нет смысла субсидировать Intel. Компания на самом деле не строит то, что нужно США, и у компании явно проблемы с культурой и управлением, которые не решить просто денежными вливаниями.

Вот почему федеральная программа субсидирования должна действовать как гарантия покупки. Государство закупает определённое количество произведённых в США 5-нм процессоров по такой-то цене; определённое количество произведённых в США 3-нм процессоров по такой-то цене; определённое количество 2-нм процессоров и так далее. Это не только установит цели для производства Intel, но и подтолкнёт другие компании зайти на этот рынок. Возможно, вернутся в игру глобальные производственные компании или TSMC построит больше фабрик в США, а возможно, в нашем мире почти свободного капитала наконец появится стартап, готовый совершить революцию.

Безусловно, мы чрезмерно упрощаем проблему. В производстве электроники очень много факторов. Например, упаковка интегральных схем (сборка кристалла в корпус) давным-давно переехала за границу в погоне за снижением затрат и теперь полностью автоматизирована. Вернуть её проще. Однако крайне важно понять, что восстановление конкурентоспособности, а тем более лидерства США, займёт много лет. Определённую роль играет федеральное правительство, но и Intel должна принять реальность, что её интегрированная модель больше не работает.
Подробнее..

Как на самом деле делают процессоры? РАЗБОР

24.08.2020 18:21:28 | Автор: admin
Как создаются современные процессоры? Насколько это сложный и интересный процесс и почему так важна некая Экстремальная УФ-литография? В этот раз мы копнули действительно глубоко и готовы рассказать вам об этой магии технологий. Располагайтесь поудобнее, будет интересно.

Вот вам затравочка 30-килоВаттный лазер в вакууме стреляет по капле олова и превращает ее в плазму скажете фантастика?

А мы разберемся как это работает и расскажем об одной компании из Европы, которая стоит тенью за всеми гигантами Apple, AMD, Intel, Qualcomm, Samsung и другими и без нее никаких новых процессоров бы и не было. И нет это, к сожалению не Чебоксарский завод электроники.



Чтобы понять процесс экстремальной ультрафиолетовой литографии нам надо для начала понять, что вообще такое фотолитография. Сам процесс по своей сути очень похож на то как печатаются фотографии с с пленочных негативов на фотобумагу! Не верите сейчас все объясним.

Фотолитография


Начнем с простого примера возьмем прозрачное стекло и нанесем на него какой-то геометрический рисунок, оставив при этом какие-то участки без краски. По сути, сделаем трафарет. Приложим этот кусок стекла к фонарику и включим его. Мы получим ровно тот же рисунок в виде тени, который мы нанесли на кусок стекла.



В производстве процессоров этот кусок стекла с рисунком называется маска. Маска позволяет получить на поверхности любого материала засвеченные и незасвеченные участки любой плоской формы.

Хорошо рисунок на поверхности мы получили, но это всего лишь тень. Теперь надо как-то его там сохранить. Для этого на поверхность кремниевой пластины наносится специальный светочувствительный слой, который называют Фоторезистом. Для простоты мы не будем тут говорить о позитивных и негативных фоторезистах, почему они так реагируют, все-таки мы не на уроке Физической химии. Просто скажем, что это такое вещество, которое меняет свои свойства, когда на него попадает свет на определенной частоте, то есть на определенной длине волны.

Опять же как и на фотопленке или фотобумаге специальные слои материалов реагируют на свет!



После того как нужные нам участки на кремнии мы засветили, именно их мы можем убрать, оставив при этом на месте остальные, то есть незасвеченные участки. В итоге мы получили тот рисунок, который и хотели. Это и есть фотолитография!

Конечно, кроме фотолитографии в производстве процессоров участвуют и другие процессы, такие как травление и осаждение, фактически комбинацией этих процессов вместе с фотолитографией транзисторы как-бы печатаются слой за слоем на кремнии.

Технология не новая, почти все процессоры начиная с 1960-х производятся при помощи фотолитографии. Именна эта технология открыла мир полевых транзисторов и путь ко всей современной микроэлектронике.

Но по-настоящему большой скачок в этой области произошел только недавно! С переходом на EUV. И всё из-за длинный волны 13.5 нм. Не переживайте, сейчас объясню!



Длина волны на которой светит наш фонарик это невероятно важный параметр. Именно она и определяет насколько маленьким вы можете получить элементы на кристалле.

Правило максимально простое: Меньше длина волны больше разрешение, и меньше техпроцесс!



Обратите внимание на картинку. Абсолютно все процессоры начиная с начала 90-х до 2019 года производились с использованием процесса Глубокой УФ-литографии, или DUV литографии. Это то, что было до Экстремальной.

Он основывался на использовании фторид-аргонового лазера, который испускает свет с длиной волны в 193 нанометра. Этот свет лежит в области глубокого ультрафиолета отсюда и название.

Он проходит через систему линз, маску и попадает на наш кристалл покрытый фоторезистом, создавая необходимый рисунок.





Но у этой технологии тоже были свои ограничения, завязанные на фундаментальных законах физики.

Какой же минимальный техпроцесс возможен? Смотрим на формулу (только не пугайтесь):



Здесь Лямбда это и есть наша длина волны, а CD это critical dimension, то есть минимальный размер получаемой структуры. То есть с использованием старой DUV литографии нельзя получить структуры не меньше примерно 50 нм. Но как же это так спросите вы? Ведь производители отлично делали и 14 и 10 нм, а кто-то даже и 7 нм с использованием DUV литографии.

Они пошли на хитрости. Вместо одного засвета через одну единую маску, они стали использовать несколько масок, с разными рисунками, которые дополняют друг-друга. Это процесс получил название множественное экспонирование. Назовем это принципом слоеного пирога!



Да производители обошли прямые физические ограничения, но физику не обманули!

Появилась серьезная проблема: эти дополнительные шаги сделали производство каждого чипа гораздо дороже, из-за них увеличивается количества брака, есть и другие проблемы.

То есть в теории можно продолжить работать со старой технологией и путем игры с масками и экспонированием (двойная, тройная, четверная экспозиция) уменьшать размеры и дальше, но это сделает процы золотыми. Ведь с каждым слоем процент брака возрастает все выше, а ошибка накапливается!

То есть можно сказать, что DUV это тупик! Что делать дальше, как уменьшать?

И тут на помощь приходит великая и ужасная технология Экстремальной УФ-литографии, или EUV-литографии!



Посмотрите на фото оно прекрасно демонстрирует различие двух технологий. Обе получены с использованием 7-нанометрового техпроцесса, но та что слева получена с использованием DUV-литографии и с теми самыми хитростями о которых мы говорили тройное экспонирование, то есть с поэтапным использованием 3 разных масок. Справа же технология EUV литографии на 13.5 нанометрах, с использованием одной единственной маски разница очевидна границы гораздо четче, лучший контроль геометрии, ну и сам процесс намного быстрее, меньше процент брака, то есть в конце концов дешевле. Вот она дорога в светлое будущее, почему бы сразу так не делать, в чем проблема?

Как работает EUV-литография


Все дело в том, что хоть EUV это та же литография, внутри в деталях все гораздо сложнее и тут ученые и инженеры столкнулись с новыми проблемами!

Сама технология экстремальной УФ-литографии начала разрабатываться в самом начале 2000 годов. В ней используется источник, который излучает свет с длинной волны в 13.5 нанометров то есть на нижней границе УФ-спектра, близко к рентгену!

В теории этим способом можно создавать структуры уже критических размеров настолько маленьких, что еще чуть-чуть и на них перестанут действовать законы обычной физики. То есть после 5 нм мы попадаем в квантовой мир!





Но даже эта проблема на данный момент решена. Есть источник возьми, да и делай себе сколь угодно маленькие процессоры.

Все совсем не так просто!


Проблема таких коротких длин волн в том, что они поглощаются почти всеми материалами, поэтому обычные линзы что были раньше уже не подходят. Что делать?

Для управления таким светом было принято решение создать специальные отражающие зеркальные линзы. И эти линзы должны быть гладкими! Очень гладкими!!! Практически идеально гладкими!

Вот вом аналогия растянем линзу до размеров, скажем, Германии, так вот ее площадь должна быть такой гладкой, что ничего не должно выпирать больше чем на 1 миллиметр. Этот параметр называется шероховатостью линзы и у нужной нам он должен быть меньше 0.5 нанометра. Это уже близко к размерам АТОМА! Кто же сможет подковать блоху?

Конечно, Zeiss только они на это способны! Да та самая компания Zeiss, чьи линзы стоят на моем фотике, были в Nokia или во флагманах Sony Xperia.



Одна проблема решена линзы есть!

Есть и вторая этот свет рассеивается даже в простом воздухе. Поэтому для того чтобы процесс прошел нормально его надо проводить в вакууме!

Про частички пыли и грязи я вообще молчу понятно что их там вообще не должно быть. Чистые комнаты на таком производстве на порядки чище, чем операционные в больницах! Люди буквально ходят в скафандрах. Любая, даже самая маленькая частичка грязи кожи воздуха может испортить и маску и зеркала!

А что же с источником? Просто поставили специальный лазер на более короткую длину волны и все? Проблема в том, что ни лампочек, ни лазеров, ни каких-либо других нормальных источников света, которые излучают на такой длине волны просто не существует в природе.

И как же тогда получают нужное излучение? Элементарно, Ватсон нам нужна плазма.

Надо нагреть оловянный пар до температур в 100 раз больших, чем температура поверхности солнца! Всего-то! И за этим стоит почти 2 десятилетия разработок.

В установке для производства процессоров по EUV-литографии, о которой мы поговорим отдельно установлен специальный углекислотный лазер, который опять же может производиться в тандеме всего двух компаний в мире немецкой фирмой Trumpf и американской Cymer. Этот монстр мощностью в 30 киловатт стреляет по 2 импульса с частотой 50 килогерц.

Лазер попадает в капли олова, первый выстрел фактически плющит и превращает каплю в блин, которая становится легкой мишенью для второго залпа, который ее поджигает. И происходит это 50 тысяч раз в секунду! А образовавшаяся плазма и излучает этот свет в экстремальном УФ спектре.





И естественно, это только самая база, но мы попробовали нарисовать вам картину того насколько это сложный и крутой процесс.

Компания, стоящая за производством всех процессоров


О технологии рассказали, значит ее кто-то придумал и реализовал, но ее разработка оказалась настолько дорогой, что даже крупные гиганты и воротилы не способны потянуть такие бюджеты!

В итоге, чтобы это стало реальностью всем пришлось скинуться Intel в 2012 году, а TSMC и Samsung где-то в 2015 году приняли участие в общем проекте. Суммарные инвестиции составили, по разным оценкам от 14 до 21 млрд долларов! Из которых почти 10 млрд были вложены в одну единственную нидерландскую компанию ASML. Именно она и стоит за всем производством процессоров в мире по методу EUV-литографии! Вау! Что за ASML и почему мы о ней ничего не слышали? Компания из Нидерландов что за темная лошадка?

Все дело в том, что ASML создали тот самый инструмент без которого Apple, Самсунг и Intel с AMD фактически как без рук! Речь идет об установке стоимостью более 120 миллионов долларов. Она огромная, 180-тонная, потребляет почти 1 мегаватт электроэнергии, и ей нужно почти 1.5 тонны воды в минуту для охлаждения! Но даже при такой цене очереди на них стоят годами ведь в год этих машин производится несколько десятков штук.



Тут же стоит упомянуть немалый вклад российских умов. Например, один из создателей этой технологии Банин Вадим Евгеньевич, сейчас директор по разработке в ASML. Также в компании работают и другие наши соотечественники!

Мы выяснили, что эта компания делает одни из самых технологичных девайсов, в котором собраны все знания человечества и на них производят процессоры все IT-гиганты сразу!



Но не только ASML стоит за спиной нам известных IT-гигантов. Их установки состоят из более чем 100 тысяч деталей, которые производятся более чем тысячей компаний по всему миру. Все эти компании связаны друг с другом!

Будущее




Но что же будет дальше! Вы что думали, что мы оставим вас оставим в дне сегодняшнем? Нет мы подглядели в будущее! Мы раздобыли информацию что будет после пяти или даже двух нм!

Во-первых, прямо сейчас, пока вы смотрите это видео TSMC уже штампует новые процессоры для HUAWEI, Apple и Samsung с использованием EUV-литографии, но не на 7 нм, как было с Apple A13 и Kirin 990, а на 5 нм техпроцессе! И этому есть множества потверждений! И о них мы услышим уже этой осенью. Как вам такое A14 Bionic будет 5нм! Так же ждем новые Exynos на 5 нм и процессоры Google, о которых мы рассказывали отдельно! Qualcomm наверняка тоже подтянется за ними, но тут мы не располагаем данными!

А во-вторых, и это вообще взрывает мозг, ASML уже заканчивает разработку установок, которые позволят производить процессоры на 2 нанометровом техпроцессе и даже меньше всего через 4-5 лет!

Для этого ребята из нидерландской компании совместно с немецкой Zeiss разработали новые зеркальные линзы, с высокими значениями апертуры. Это анаморфная оптика она и многое другое позволит увеличить разрешающую способность.

Сам процесс по сути тот же EUV, но с приставкой High-NA EUV. А сами агрегаты буду занимать еще большие размеры, посмотрите вот так для них делают оптику!



Этот год тяжелый для всех, но в тоже время посмотрите какими шагами начинают развиваться технологии, все шире и шире. Нас ждут новые процессоры с мощностями, которые нам и не снились.

Кроме этого развиваются совершенно новые типы процессоров такие как NPU для нейровычислений.
Подробнее..

7 нм техпроцесс в чипах Померяемся нанометрами? РАЗБОР

13.07.2020 22:18:54 | Автор: admin
Snapdragon 865, Apple A13 bionic, новый Ryzen от AMD...Отовсюду нам кричат про 7-нанометровый техпроцесс в смартфонах и ПК! Чем это отличается от знакомых 10 и 14 нанометров? Как влияет на батарейку, производительность, нагрев?А тут еще и Samsung с Google анонсируют процессоры на 5 нм, кто-то уже вообще говорит о 3 нм.



А где вообще Intel? Только что еле-еле переползли на 10 нм?

Мы решили узнать, что измеряют эти нанометры? И так ли важно ими мериться или это просто маркетинг? И реально ли Intel так безбожно устарел?



Прежде чем перейти к процессорам в наших смартфонах и компьютерах, немного основ как устроен процессор?



Знакомьтесь это транзистор! Ключевой элемент всех процессоров. Фактически транзистор это переключатель. Ток течет через него это 1, ток не течет это 0. Это и позволяет считать в двоичной системе основа всех процессоров!



Раньше транзисторами были вакуумные лампочки. Условно горит или не горит: единица или ноль.

Таких лампочек нужно было очень много, чтобы всё как-то работало. Например, компьютер ENIAC 1946 года, который участвовал в создании водородной бомбы насчитывал 17,5 тысяч вакуумных ламп и весил 27 Тонн, занимая 167 квадратных метров. При этом он жрал 150кВт электричества.



И тут один из ключевых моментов, на который стоит обратить внимание. Еще раз повторю энергопотребление у этих 17,5 тысяч лампочек составляло 150 кВт.





Но в начале 1960-х случилась революция изобретение и начало производства полевых транзисторов.Как раз у них исходным полупроводником является кремний отсюда и всем известная силиконовая, кхм, тоесть Кремниевая долина!

И тут понеслось! Размеры транзисторов уменьшились настолько, что они стали потреблять существенно меньше электричества и занимать меньше места. И количество транзисторов в вычислительной технике начало увеличиваться с огромной скоростью! А вместе с ним и мощность вычислительных систем!



В первом промышленном процессоре Intel 4004, который был выпущен в 1971 году было 2250 транзисторов.

А сейчас например в A13 Bionic этих транзисторов 8.5 миллиардов это больше чем людей на планете! Ну пока



Но на сколько вообще уменьшились современные транзисторы, насколько они маленькие? Простое сравнение легкое для понимания например, с человеческим волосом!

На его срезе можно разместить почти 1.5 миллиона современных транзисторов сделанных по 7-нанометровому техпроцессу!

То есть у вас на толщине человеческого волосе можно разместить в 4 раза больше транзисторов, чем было в процессоре Intel 4004!

Почему же надо уменьшать? Тут все более-менее очевидно!

Во-первых, чем меньше транзистор тем меньше он потребляет энергии. Вы уже это поняли на примере ламповых.
А во-вторых их больше помещается на кристалле, а значит растёт производительность. Двойная выгода!



И тут мы переходим к понятию техпроцесса или Technology Node что же это такое?

Если максимально упростить, то значением техпроцесса исторически являлась минимальная длина канала транзистора как видно на картинке не стоит его путать с размерами транзистора целиком.



То есть, чем меньше размер техпроцесса тем лучше это нам и пытаются донести компании, но так ли всё просто?

И тут важно другое: транзисторы бывают разные и они отличаются не только по размеру, но и по своей структуре.

Классические, планарные или плоские, транзисторы перестали использоваться относительно недавно в 2012 году. Они уступили место трёхмерным транзисторам, где вытянули канал в третье измерение, уменьшив его толщину и тем самым уменьшив сам транзистор.Такаяструктура называется FinFET они и используются сейчас.



Данная технология очень помогла уменьшить размер транзисторов и главное сильно повысила количество транзисторов на единицу площади, что и является одним из ключевых показателей для производительности!

Но означает ли сегодня понятие техпроцесс тоже самое, что и несколько лет назад?

Во всей индустрии прослеживалась очень важная тенденция каждый следующий техпроцесс был меньше предыдущего на 30%, что помогало удвоить количество транзисторов при сохранение того же энергопотребления например 130*0.7=90 нм, 90*0.7=65 нм, далее до 45 нм, 32 нм, и так далее.

И это пока соответствует Закону Мура:

Количество транзисторов, размещаемых на кристалле интегральной схемы, удваивается каждые 24 месяца.


Что же стоит за этой игрой чисел?

Мы уже выяснили, что техпроцесс это размер затвора транзистора, то есть длина канала, который пропускает или не пропускает через себя ток и этот размер ключевой!



Но оказывается это истинно, только если мы говорим о старых 32 нм там все точно, хоть линейкой измеряй! И этот параметр был закреплен документально!

Но так было до 2009 года, когда из так называемого Международного плана по развитию полупроводниковой технологии было исключено понятие техпроцесса и его обозначения!

Простым языком цифры указанные в тех процессе сегодня это просто маркетинговый лейбл!

Производители пошли вразнос и начали называть всё подряд 10, 7 и вообще 5 нанометрами, а кто-то уже говорит и о 3 нанометрах! Можно всё это ставить в кавычки, как простое обозначение поколения процессоров!



Вот вам например структура процессора Apple A12, произведенного на заводе TSMC по 7- нанометровому техпроцессу. Обратите внимание на шкалу масштаба в левом нижнем углу.



Если сравнить масштаб и посчитать, то получается, что ширина канала 8 нанометров, при том, что официально процесс называется 7-нанометровым.

Теперь давайте сравним 10-нанометровый процесс у Intel и 7-нанометровый у TSMC.

Кстати, знайте, что сегодня TSMC это компания, которая производит процессоры для AMD, а также делает Apple A13 и Snapdragon 865 поэтому считайте, что мы сравниваем сразу все их чипы.



Обратите внимание на размерность. Сразу видно, что те же 10нм у Intel почти такие же как 7 нанометров у TSMC! Так что выходит Intel не так уж отстали от AMD и других производителей они просто проиграли маркетинговую битву? Тут тоже все не так однозначно!



Внезапно по некоторым параметрам Intel даже выигрывают у TSMC.
Смотрите на 1 квадратный миллиметр 10нм кристалла Intel помещается примерно на 5 процентов больше транзисторов, чем на 7нм у того же Apple, Qualcomm или AMD.

Но при этом у повышенной плотности есть и минусы увеличенный нагрев!

Значит получается что кристаллы Intel мощнее, но за счет плотности они больше греются. Таким образом, мы получаем тот самый пресловутый троттлинг.

А процессоры производства TSMC Apple Qualcomm и AMD выигрывают именно за счет более просторного расположения транзисторов примерно тех же размеров.

Как они это делают это скорее вопрос внутренней архитектуры, а не цифека, которая стоит в названии тех процесса.

Не думайте, что я забыл про архитектуру N7FF+ да она еще плотнее чем у Intel, но если говорить о чипах серия AMD Zen 2, Applу A13, Snapdragon 865 все сделаны на основе TSMC 7FF и она проигрывает в плотностиIntel.

Единственный процессор, который уже производится по новой технологии N7FF+ с использованием экстремальной УФ-литографии это Kirin 990 5G. Тут конечно плотность транзисторов сильно возрастает аж на 15 процентов!





По идее производители просто идут по немного разному пути и если заглянуть в будущее, то становится понятно по какому: вот вам табличка того как все будет чипы следующего поколения.

Нас интересует строчка про плотность транзисторов на 1 квадратный миллиметр!



По этим данным Intel более чем на 30 процентов обходит и Samsung, и TSMC в плотности транзисторов и это при том, что тут мы сравниваем уже 7 нм у одного производителя и 5 у другого.

Откуда такой прирост? Как возможно такое повышение плотности процы просто будут взрываться или работать только с навороченными система охлаждения?

Не совсем так. Все дело в том, что Intel планирует перейти на транзисторы совершенно другой структуры под названием HNS Horizontal Nano Sheets это и позволит сделать скачок!



Но похожие планы есть и у Samsung они идут немного в другую сторону к структуре Gate-All-Around FET.



Вот как это выглядит в реальности не так симпатично, но вы только подумайте о том, какие они маленькие!

В итоге мы поняли, что за маркетинговыми названиями 7 нм и 5 нм скрывается битва архитектур, а в будущем мы сможем выяснить чей же путь был верным.

Что можно сказать абсолютно точно нас ждёт огромный скачок среди всех чипов как мобильных так и десктопных уже в течение ближайших нескольких лет.



На этой ноте не хочется заканчивать тему процессоров, ведь мы изучили немало информации и документов, в том числе разобрались в процессе производства. Например, вы слышали о таком процессе Экстремальная Ультрафиолетовая Литография?Если на пальцах, это какая-то фантастика капля олова превращается в плазму после попадания лазера: именно так создаются современные процессоры. Но сами установки может создавать только одна компания в мире и все гиганты от нее зависят.
Подробнее..

Войны из-за чипов. Кто будет контролировать производство микросхем в 21 веке?

09.12.2020 12:08:12 | Автор: admin


На каждом этапе развития человечества на первый план выходят разные ресурсы и технологии. В 20 веке главным стратегическим ресурсом была нефть. Сейчас продвинутая микроэлектроника.

Например, одна страна может заблокировать другой стране доступ к производству продвинутой микроэлектроники, чтобы ограничить её военное и экономическое развитие. Именно это США пытаются сделать с Китаем, запрещая производство микросхем Huawei на заводах тайваньской компании Taiwan Semiconductor Manufacturing Company (TSMC).

Но это очень опасный ход, потому что США в реальности не просто угрожают компании Huawei, а пытаются сдержать развитие целой страны. Есть мнение, что прежняя администрация США не просчитала возможных последствий и не понимала, во что ввязывается.

Если ставки начнут расти, то Китай может применить своё влияние и заблокировать уже американским компаниям сотрудничество с тайваньской TSMC. Это будет мощный удар, потому что TSMC производитель самой продвинутой микроэлектроники в мире, пишет Стив Бланк на страницах издания War on Rocks.

Вряд ли до такого дойдёт, но пример TSMC демонстрирует серьёзную зависимость американской экономики от единственного поставщика. Микросхемы TSMC присутствуют в множестве современной электроники, включая почти все системы вооружения, созданные в 21 веке. Около 60% чипов TSMC сейчас отправляется американским компаниям.

Технологическое лидерство TSMC


Технологическое лидерство TSMC на данном этапе не вызывает особых сомнений. Стагнация Intel крайне затянулась, и компания сделала фатальную ошибку, отказавшись развивать архитектуру ARM (см. статью Крушение Intel состоялось).

Рекордная производительность Apple M1 не только достижение Apple в дизайне SoC, но и демонстрация передовых технических возможностей TSMC, которая занимается производством микросхем.


В ноябре 2020 года TSMC завершила строительство фабрики в научном парке Южного Тайваня, где начнёт выпуск полупроводниковой продукции по нормам 3 нм. Стоимость фабрики $19,5 млрд

В данный момент TSMC обслуживает клиентов со всего мира, а одним из главных является Apple. Скорее всего, она же станет первым заказчиком микросхем 3 нм на новой фабрике. Раньше Apple заказывала процессоры только для айфонов, а теперь ещё и для ноутбуков.

Даже Intel планирует заказать у TSMC производство некоторых микросхем. Возможно, в перспективе и производство отдельных процессоров Intel станет выгоднее отдать в TSMC.

В июне 2020 года министерство торговли США постановило производителям микроэлектроники, использующим американские технологии и оборудование, подавать заявки на получение лицензии перед выполнением заказов для Huawei. Это постановление направлено конкретно против TSMC, которая является основным поставщиком передовых чипов для Huawei.

В этом конфликте TSMC пока выбирает сторону США как более близкого партнёра. Кстати, в мае 2020 года TSMC анонсировала строительство фабрики стоимостью $12 млрд в Аризоне, где будет производить некоторые из самых передовых микросхем. Строительство планируется начать в 2021 году, а фактическое производство не раньше 2024 года. Впрочем, это скорее символический шаг, потому что американская фабрика вчетверо меньше, чем крупнейшие заводы TSMC, а её производство составит всего 3% от текущих мощностей на Тайване, где четыре крупных производственных хаба по 67 фабрик выпускают более 12 млн пластин в год (в эквиваленте на 300 мм пластины).

Кстати, на рынке оборудования для производства микроэлектроники тоже есть своеобразный монополист, как и TSMC. Это голландская ASML, единственный в мире производитель степперов для фотолитографии в глубоком ультрафиолете (EUV).


Степпер ASML

В 2018 году ASML получила заказ на поставку сканера EUV от компании Huawei, чьи заводы в настоящее время отстают на пару поколений от современного уровня TSMC. Под давлением США голландское правительство до сих пор не предоставило ASML экспортную лицензию.

Китайская микроэлектроника


И Америка, и Китай пытаются стимулировать производство микроэлектроники. Например, в США обсуждаются государственные субсидии отечественным производителям на $25 млрд. Для сравнения, Китай в 2019 году выделил на субсидии для производителей микроэлектроники почти в пять раз больше: $73,5 млрд, в эквиваленте.



С другой стороны, и потребности Китая в этой отрасли многократно выше. Десять лет назад Китай признал, что первоначальный экономический бум дешёвого промпроизводства закончен. Рабочая сила слишком подорожала. В результате пришлось перейти на выпуск более совершенных и сложных продуктов. Но большинство таких продуктов требует специальной электроники, а у Китая не хватало производственных возможностей для её изготовления. На диаграмме ниже показано, что Китай сейчас потребляет примерно 61% мирового производства микроэлектроники как для внутреннего рынка, так и для производства на экспорт. В 2018 году было импортировано микроэлектроники на $310 млрд. Китай осознал острую необходимость в развитии своей микроэлектроники. Иначе это стратегическая уязвимость.



Соответственно, были приняты две государственные программы для развития микроэлектроники, которые сейчас последовательно реализуются:

  1. Сделано в Китае 2025
  2. Национальный план по интегральным схемам

Второй документ предусматривает полное удовлетворение спроса на микроэлектронику к 2030 году. На эти цели выделяются огромные средства. Кроме вышеупомянутых государственных субсидий, в венчурные фонды привлекаются и частные инвестиции. Реализовано уже более 70 инвестиционных программ, включая строительство фабрик и покупку иностранных компаний. В результате доля Китая в мировом производстве микроэлектроники выросла с 0% почти до 16%.

В будущем Китай планирует инвестировать в программное обеспечение для проектирования микросхем, передовые материалы и оборудование для производства полупроводников. А лидеры КНР рассматривают действия США как направленные на то, чтобы помешать Китаю занять надлежащее ему место в мире.

Независимый остров


Сейчас вопрос заключается в том, будет ли Китай рассматривать действия против Huawei как санкции против одной компании или как попытку помешать КНР получить доступ к производству передовой микроэлектроники. Если второй вариант, то возможна быстрая эскалация конфликта, вплоть до военной угрозы Тайваню.

Остров Тайвань только формально является административной единицей КНР, но важно понимать территория острова никогда не контролировалась КНР. Это совершенно независимое, демократическое государство (кстати, с женщиной-президентом).



Сложность проблемы заключается в юридическом казусе, кто именно должен считаться правопреемником Китайской Республики, провозглашённой в 1911 году. Каждая из сторон считает именно себя правопреемником. Таким образом, никто не может признать независимое государство Тайвань, даже сам Тайвань (они официально называют себя Китайской Республикой).

На практике в последние десятилетия Китай не считал Тайвань угрозой и не особо покушался на его фактическую независимость. Но проблема с TSMC может разжечь конфликт уже на новом уровне.

Чего ожидать?


Аналитики War on Rocks предупреждают, что Китай может сделать некоторые выводы из предыдущих действий США, когда на карту были поставлены их интересы. С точки зрения некоторых китайских политиков, Америка истощена бесконечными войнами в Ираке и Афганистане и вряд ли будет воевать снова. Они видят, что США разделены политически, отвлечены пандемией COVID-19 и вряд ли станут рисковать американскими жизнями ради чего-то столь абстрактного, как заводы по производству микросхем.

Китай видел, что в течение последних двух десятилетий его агрессивные действия вызывали довольно вялую реакцию американской стороны в основном, просто бумажные протесты, то есть словесные заявления с выражением обеспокоенности и больше ничего.

В 2012 году Китай оккупировал отмель Скарборо вблизи побережья Филиппин (на карте внизу Scarborough Shoal). Вашингтон по этому поводу всего лишь выразил обеспокоенность, но не решился на конкретные действия. В результате, теперь на близлежащих островах Спратли (Spratly Islands) размещены новые китайские базы с ракетами класса земля-воздух, крылатыми ракетами и истребителями, что изменило баланс сил в западной части Тихого океана. Теперь любая попытка США контролировать воздушное пространство в этом районе столкнётся с серьёзным сопротивлением и большими потерями.



До недавнего времени у Гонконга как китайской территории были гарантии свободы слова, собраний и печати, но теперь Китай намерен их отменить. Опять США не делают ничего, лишь выражая озабоченность. На следующий день после заявления о наведении порядка в Гонконге китайский премьер-министр Ли Кэцян опустил слово мирное, когда сказал о воссоединении с Тайванем.

Отсутствие эффективного американского ответа на эти события показывает китайскому руководству, что США не желают насильственного вмешательства в азиатские дела. Это придаст смелости следующему шагу Китая, считают аналитики War on Rocks.

Цель Китая в ближайшей перспективе обеспечить стабильные поставки микросхем. Вероятно, сейчас они думают, как ответить на последние санкции против Huawei. Возможно, Китай пожелает избежать эскалации и пойдёт на переговоры. Например, они могут отказаться от продаж сетевого оборудования Huawei (34% доходов), сохранив потребительский бизнес.

В качестве альтернативы Пекин может принудить Тайвань выполнять свои заказы на производство и заблокировать экспорт чипов в США, тем самым нанеся ущерб американской промышленности. Можно вывести из строя фабрики TSMC путём диверсионной операции или прямой атаки. Китай может рассмотреть возможность национализировать два менее продвинутых завода TSMC в материковом Китае или нанести точечные ракетные удары по заводам на Тайване, выводя из строя по одному заводу в неделю, например.

Хотя эти более агрессивные сценарии кажутся не очень реальными.

Возможно, более вероятный вариант это торговая война в сочетании с крупной дезинформационной кампанией. Сейчас товарооборот Тайваня с КНР составляет около $150 млрд, а c США около $100 млрд. Это даёт КНР рычаги воздействия на Тайвань.

В любом случае маловероятно, что США объявят войну КНР из-за каких-то заводов, несмотря на их стратегическое значение.

Выводы


Споры вокруг запрета Huawei размещать заказы на фабриках TSMC показали, насколько уязвима американская промышленность к потере единственного поставщика передовых микроэлектроники. Если этот вопрос не решат путём переговоров, то Китай может воспринять эти санкции как экономическую войну. Тогда возможна эскалация конфликта, вплоть до реального вторжения.

В прежние времена кто мог подумать, что мир встанет перед угрозой настоящей войны из-за микроэлектроники?



На правах рекламы


Наша компания предлагает в аренду серверы с процессорами от Intel и AMD. В последнем случае это эпичные серверы! VDS с AMD EPYC, частота ядра CPU до 3.4 GHz. Создайте свою конфигурацию в пару кликов, максимальная конфигурация 128 ядер CPU, 512 ГБ RAM, 4000 ГБ NVMe.

Подробнее..

У Китая сложности с наймом специалистов по разработке чипов Тайвань запретил охоту за головами компаниям из КНР

02.05.2021 16:16:26 | Автор: admin

Торговая война Китая и США продолжается, причем США давит на противника все сильнее, что сказывается на способности Поднебесной реализовать план по импортозамещению электронных компонентов. Для того, чтобы производители ноутбуков, смартфонов и других электронных систем нормально работали, Китаю необходимо наладить собственное производство процессоров и других чипов.

Пока что все более-менее удается. Например, недавно китайская компания Zhaoxin Semiconductor анонсировала современные графические ускорители, выполненные по 7-нм техпроцессу. Кроме того, страна разворачивает производство и других чипов, создает необходимые для этого оборудование и технологии. Создана собственная уникальная процессорная архитектура. Но для того, чтобы успешно действовать и дальше, Поднебесной нужны специалисты высокого уровня, а их-то как раз и не хватает. Сейчас охота за головами значительно усложнилась Тайвань решил запретить Китаю переманивать инженеров и ученых.

Просто взять и запретить


Ранее мы писали, что кадровый голод в сфере производства электронных компонентов Китай утолял за счет Тайваня и его компаний.

За ценными кадрами охотятся две китайские компании: Quanxin Integrated Circuit Manufacturing (QXIC) и Wuhan Hongxin Semiconductor Manufacturing Co (HSMC). Им уже удалось переманить больше сотни сотрудников, сделав им предложение, от которого не отказываются. А именно зарплату ровно в два раза больше, чем в TSMC.

В целом, хантинг и переманивание специалистов обычная практика в IT-отрасли. Но для TSMC это огромная проблема, поскольку в компании работает не так много профессионалов, способных разрабатывать новые чипы. Да, на TSMC работает около 6000 инженеров, но всего 150 из них PhD. Осенью 2020 года китайцы умудрились переманить у TSMC две трети ценных кадров.

У китайцев на них большие планы, поскольку HSMC строит предприятие по производству 14-нм процессоров, вложив в него $18,4 млрд. В ближайшем будущем страна надеется освоить 7 нм техпроцесс.

Понятно, что Тайвань видит, что происходит и прекрасно понимает угрозу. TSMC осенью начала предпринимать срочные меры по ее ликвидации. В частности, поставщикам оборудования запретили делиться с китайскими партнерами технологическими решениями, которые разработаны по заказу компании. Также инженерам начали повышать зарплату, чтобы условия Китая для них не были слишком уж привлекательными.


К попыткам руководителей TSMC предотвратить утечку кадров присоединилось и правительство. Оно выпустило документ с указанием кадровым агентствам удалять списки вакансий китайских компаний. Министерство труда Тайваня уведомило кадровые агентства страны о том, что они больше не могут размещать вакансии на рабочие места для китайских компаний, особенно для таких критически важных отраслей, как производство полупроводниковых чипов.

Компании, которые нарушат эти условия, будут наказаны крупным штрафом. Наказание для организаций которые продолжат сотрудничество с китайскими партнерами в сфере производства чипов еще более суровое.

Почему все так сложно?


Дело в том, что дела у Тайваня идут просто отлично сейчас компании из этой страны выпускают около 92% чипов, выполненных по 10-нм техпроцессу и более новым техпроцессам. Если Китай продолжит переманивать специалистов, то Тайвань может лишиться своего доминирования, чего стране, конечно же, не хочется.

Правительство Тайваня прокомментировало действия Китая следующим образом: Из-за геополитической напряженности между США и Китаем развитие полупроводниковой промышленности в Китае замедлилось. В результате Китай стал реализовывать более агрессивную тактику в вопросе переманивания и привлечения лучших тайваньских специалистов в области разработки и производства чипов, чтобы построить самодостаточную технологическую цепочку.

Принятые меры помогут избежать этой угрозы, плюс Тайвань наладит более тесные отношения с США. Именно эта страна сейчас может указывать, какие технологии кому использовать и каким компаниям, производящим чипы, с кем сотрудничать.

США наступает и выигрывает?



Пока что Китай более-менее успешно сопротивляется санкциям США. Но противник Поднебесной продолжает политику давления, которая снижает шансы Китая на реализацию стратегии по созданию собственной цепочки производства современных чипов. Так, недавно крупнейшему поставщику чипов TSMC просто запретили производить процессоры для Phytium. Объяснили это тем, что разработки Phytium применяются в суперкомпьютерах КНР, мощности которых используются, в частности, армией Китая.

По мнению чиновников США, отвечающих за введение санкций, эта компания имеет тесные связи с китайскими военными. Такие же обвинения получила и компания Huawei, когда на нее накладывали санкции. Phytium разрабатывает процессоры на архитектуре ARM, и приостановка сотрудничества с TSMC означает полную остановку процессов разработки у Phytium. Такие процессоры просто некому больше производить.

На данный момент выпуск продукции для бывшего партнера компанией TSMC прекращен. Правда, TSMC ничего пока не рассказала о планах по работе с другими китайскими компаниями, которые также попали под санкции. Будут с ними прекращены отношения или нет, пока неясно.

Есть для Китая и еще один неприятный момент в середине апреля конгрессмены попросили президента США запретить продажу ПО для разработки полупроводниковых чипов Китаю. Американцы не без оснований считают, что если закрыть китайцам доступ к современным технологиям производства полупроводниковых чипов, то КНР окажется отброшенной на много лет назад в этой отрасли.

Собственные аппаратные и программные инструменты Китая морально устарели они отстают от современных лет на 8-10. Если закрыть доступ к EDA, Китаю придется очень постараться, чтобы достичь современного уровня развития полупроводниковой электроники США. Но если все получится, то в мире появится, вероятно, сразу несколько компаний, которые смогут производить современные чипы.

Самая главная проблема Китая отсутствие доступа к современной технологии фотолитографии в глубоком ультрафиолете, которая является ключевой при производстве современных процессоров. Это оборудование производит нидерландская компания ASML, использующая американские технологии. Ну а США запретили их поставку в Китай, так что и оборудование, которое использует наработки американцев, попадает под этот запрет.

В целом, вся эта система запретов и ограничений становится все более мощной, Китаю приходится нелегко. Справится ли страна с поставленной задачей за несколько лет развернуть производство чипов, технологически столь же продвинутое, как и в США, покажет только время. Китай не раз доказывал, что способен на чудеса как экономические, так и технологические. Но текущий челлендж куда как более серьезен, чем многие другие.

Подробнее..

Перевод Правду ли сообщила IBM в анонсе техпроцесса на 2 нм?

13.05.2021 00:05:04 | Автор: admin


IBM объявила о разработке техпроцесса 2 нм.

О чём было объявлено:
  • 2 нм.
  • 50 млрд транзисторов на площадке размером с ноготь. Позднее уточнили на площади в 150 кв.мм то есть, 333 млн транзисторов на миллиметр квадратный (
  • MTx/мм2).
  • Шаг затвора транзистора (Contacted Poly Pitch, CPP) в 44 нм, длина затвора 12 нм.
  • Транзистор с кольцевым затвором (Gate All Around, GAA). Такие затворы можно сделать несколькими способами судя по разрезам, IBM использует горизонтальные нанопластины (horizontal nanosheets, HNS).
  • Стек HNS находится на оксидном слое.
  • На 45% быстрее или на 75% экономичнее по сравнению с передовыми чипами на 7 нм.
  • Фотолитография в глубоком ультрафиолете (EUV) используется на лицевой стороне и позволяет варьировать ширину HNS от 15 до 70 нм. Очень полезно для подстройки различных областей схемы под низкое энергопотребление или высокую производительность, а также для ячеек SRAM.
  • Пластины имеют толщину 5 нм и располагаются друг на друге по три штуки.


Действительно ли это 2 нм техпроцесс? Сегодня в производстве чипов лидирует TSMC. Мы построили график связи между названиями техпроцессов TSMC и плотностью транзисторов, аппроксимировав кривую с коэффициентом детерминации 0,99.


От 28 нм до 5 нм используются реальные цифры по данным IC Knowledge и TechInsights. Цифры по 3 нм основаны на пресс-релизах TSMC. 2 нм и 1,5 нм наша экстраполяция.

Используя график, можно преобразовать плотность транзисторов в эквивалентный TSMC техпроцесс (TSMC Equivalent Node, или TEN). Получаем 2,9 нм для 333 MTx/мм2. С нашей точки зрения, получается, что это техпроцесс на 3 нм, а не на 2 нм.

Чтобы детальнее сравнить анонс от IBM с предыдущими анонсами техпроцессов на 3 нм и предполагаемыми процессами на 2 нм, нужно сделать несколько предположений.

  • Из анонса известно, что CPP 44 нм.
  • Предположим, что для производства используется самая плотная технология размещения транзисторов, Single Diffusion Break (SDB).
  • Судя по фото в разрезе из анонса, технология Buried Power Rails (BPR) не используется. BPR нужно, чтобы уменьшить размер дорожкни HNS до 5,0 поэтому предположим, что в данном процессе это значение равняется 6,0.
  • Чтобы получить плотность в 333 MTx/мм2, минимальный шаг Minimum Metal Pitch должен равняться 18 нм это весьма агрессивное значение, которое, вероятно, потребует EUV-фотолитографии с мультиматрицами.


2 нм IBM против существующих техпроцессов на 3 нм


В следующей таблице дано сравнение разработок IBM и наших прикидок для 3 нм техпроцессов от Samsung и TSMC. Мы знаем, что Samsung тоже работает с HNS, а TSMC остановилась на 3 нм FinFET. Samsung и TSMC тоже объявили об увеличении плотности размещения транзисторов для своих техпроцессов на 3 нм по сравнению с 5 нм. Поэтому плотность транзисторов всех трёх компаний нам известна, и мы можем подсчитать TEN для всех. TEN от IBM равна 2,9; видно, что у Samsung это 4,7, а у TSMC 3,0. Опять-таки получается, что 2 нм от IBM больше похож на 3 нм от TSMC, при отставании Samsung.

Красным выделены ориентировочные параметры, необходимые для достижения объявленных плотностей, в предположении, что все компании используют технологию SDB. Высота дорожек меньше всего у TSMC, поскольку без BPR у FinFET этот параметр может достигать 5,0, однако для того, чтобы такая же высота была у HNS, необходимо использовать BPR.



2 нм IBM против существующих техпроцессов на 2 нм


В следующей табличке мы оценили значения параметров для техпроцесса на 2 нм от Samsung и TSMC. В нашей экстраполяции мы предполагаем, что компании используют BPR (технология BPR ещё не отработана, но, вероятно, вступит в строй, когда они анонсируют техпроцесс на 2 нм в 2023-2024 годах). Также предположим, что компании примут на вооружение архитектуру forksheet NHS (HNS FS), чтобы добиться высоты дорожки в 4,33. Оценки CPP и MPP сделаны на основе текущих тенденций по миниатюризации технологий.



Энергопотребление и быстродействие


В этом году я уже делал предположения касательно энергопотребления и быстродействия устройств от Samsung и TSMC с использованием дополнительных данных по быстродействию от Intel. Экстраполяция основана на заверениях компаний и на сравнении реальных цифр у техпроцессов на 14 и 16 нм.

Поскольку IBM сравнила улучшения в энергопотреблении и быстродействии с передовыми техпроцессами на 7 нм, я могу разместить их данные на тех же самых графиках.



Благодаря использования HNS, у IBM наблюдается значительное уменьшение энергопотребления, что делает их 2 нм техпроцесс более эффективным, чем техпроцесс на 3 нм от Samsung и TSMC. Хотя, по нашему мнению, когда TSMC перейдёт на HNS на 2 нм, их энергопотребление не будет уступать таковому от IBM. В вопросах быстродействия мы предполагаем, что техпроцесс на 3 нм от TSMC опередит техпроцесс на 2 нм от IBM.

Конечно, всё это лишь прикидки, основанные на большом количестве предположений.

Заключение


Проанализировав анонс IBM, мы приходим к выводу, что их техпроцесс на 2 нм больше похож на техпроцесс на 3 нм от TSMC с точки зрения плотности размещения транзисторов, обладая при этом лучшими показателями энергопотребления, но уступая в быстродействии. Заявление от IBM производит впечатление однако это всего лишь лабораторный образец, явно превосходящий 3 нм от TSMC только по энергопотреблению. При этом первые рисковые партии устройств от TSMC на 3 нм появятся уже в этом году, а коммерческие в следующем.

По нашему мнению, TSMC будет удерживать преимущество по плотности, энергопотреблению и быстродействию устройств на техпроцессе в 2 нм, когда те пойдут в производство в 2023-2024 годах.
Подробнее..

Samsung просит милости у голландского монополиста ASML

13.05.2021 16:14:30 | Автор: admin

Машина для фотолитографии ASML весит около 180 тонн и стоит примерно $170млн

Пытаясь конкурировать с TSMC (Тайвань) в производстве микросхем последнего поколения, конгломерат Samsung (ЮжнаяКорея) пошёл на крайние меры. Как стало известно Nikkei Asia, осенью 2020 года вице-президент Samsung Electronics Ли Джэ Ён (Lee Jae-yong, де-факто это руководитель всего Samsung) летал в Нидерланды на переговоры с руководством ASML мировым монополистом на рынке оборудования для самой продвинутой версии фотолитографии в глубоком ультрафиолете (EUV).

Nikkei Asia называет эту поездку в разгар пандемии отчаянным шагом. Корейцы пытаются выпросить уникальные сканеры ASML, более 70% которых сейчас уходит главному конкуренту тайваньской TSMC.


Установка для фотолитографии в глубоком ультрафиолете ASML Twinscan NXE:3400B поддерживает травление элементов размером 7 и 5 нм в промышленном масштабе (125 и более пластин в час)

Как рассказывалось в статье об ASML, степпер это основное оборудование, которое используется при изготовлении полупроводниковых интегральных схем. В процессе работы степпера рисунок с маски многократно переводится в рисунок на различных частях полупроводниковой пластины. Своё название степпер получил из-за того, что каждое экспонирование производится небольшими прямоугольными участками (порядка нескольких квадратных сантиметров); для экспонирования всей пластины её передвигают шагами, кратными размеру экспонируемой области (процесс step-and-repeat). После каждого передвижения проводится дополнительная проверка правильности позиционирования.

Современные литографические установки могут использовать не шаговый, а сканирующий режим работы; они называются сканеры (step-and-scan). При экспонировании передвигаются в противоположных направлениях и пластина и маска.


Концепция step-and-scan

Это оборудование незаменимо для передовых продуктов южнокорейской компании. За всё время ASML изготовила и отгрузила по миру около 100 таких машин, но более 70% из них достались конкуренту Samsung Taiwan Semiconductor Manufacturing Co.

Судя по всему, машины для фотолитографии в глубоком ультрафиолете по техпроцессу 5нм остаются очень дефицитным товаром, а Samsung всеми силами пытается приобрести их, то есть увеличить свою квоту у ASML.

Нужно заметить, что степпер/сканер лишь одно звено в технологической цепочки из десятков единиц оборудования. Хотя и главное звено. Стоимость современного завода по производству микросхем составляет примерно $10-12млрд, со всем оборудованием. Причём прогресс идёт так быстро, что завод устареет через несколько лет. Окупить инвестиции можно только на очень масштабном производстве.

Nikkei Asia пишет, что поездка фактического руководителя Samsung сигнализирует о кризисе для компании, которая уступила TSMC в области передовых полупроводников: Samsung испытывает сложности с массовым производством передовых продуктов, таких как центральный процессор для смартфонов, и теряет долю рынка в контрактном производстве. Неполноценность передовых продуктов может ослабить конкурентоспособность других основных продуктов Samsung, таких как оперативная память и смартфоны.

Для сторонних аналитиков очевидно технологическое отставание от TSMC, хотя руководство Samsung отказывается это признавать: Наша конкурентоспособность в передовых процессах сопоставима. Мы обеспечили заказы от крупных клиентов и сокращаем разрыв, ответил Ким Кинам, вице-председатель Samsung Electronics и глава подразделения полупроводников, когда его спросили о технологическом разрыве с TSMC на собрании акционеров в марте.

Однако некоторые поставщики говорят, что компания задержалась с переходом на самый современный техпроцесс 5нм. Она запустила массовое производство 5нм на несколько месяцев позже TSMC, и с тех пор технологический разрыв увеличивается.

Вероятно, задержка возникла из-за острого дефицита оборудования, что и вынудило руководителя Samsung срочно посетить Нидерланды. Судя по всему, Samsung не сумела забронировать столько же производственных установок ASML, сколько TSMC.

Масштаб инвестиций огромен. В апреле TSMC сообщила о планах выделить $100млрд на капитальные расходы в течение следующих трёх лет в ответ на глобальный дефицит полупроводников.

Для сравнения, годовой бюджет Российской Федерации составляет около $254млрд в доходной части.

Samsung планирует инвестировать около $40 млрд в 2021 году, но большая часть пойдёт на DRAM и другие чипы памяти, а масштаб инвестиций уступает масштабам TSMC, которая специализируется на контрактном производстве.

По данным тайваньской исследовательской фирмы TrendForce, TSMC наращивает лидерство, увеличив свою долю в контрактном производстве до 56% за Iкв. 2021года (+2п.п. к прошлому году, +8п.п. к позапрошлому), в то время как занимающая второе место Samsung потеряла 1 процентный пункт рынка за тот же период.

Крупные американские клиенты, такие как Apple и AMD, передают почти все свои заказы на аутсорсинг TSMC, и другой фирме выйти на такой же масштаб производства крайне сложно.

Растущая напряжённость в отношениях между США и Китаем также играет свою роль. Тайвань и США объединились против Пекина, в то время как Южная Корея поддерживает двустороннюю дипломатию, что рискует изолировать южнокорейские компании от цепочек поставок полупроводников, опасаются эксперты.

Снижение конкурентоспособности Samsung в области передовых полупроводников может отразиться на фирменных смартфонах, где используются процессоры и сенсоры изображения CMOS собственного производства. Apple передаёт всё своё производство процессоров на аутсорсинг TSMC, поэтому технологическое отставание Samsung от TSMC может перерасти в отставание производительности смартфонов Samsung от смартфонов Apple.
Подробнее..

TSMC запускает 2-нм линию производства чипов и продвигается к 1-нм рубежу

24.05.2021 14:14:07 | Автор: admin

В начале мая мы рассказывали о том, что компания IBM первой в мире создала 2-нм процессор, изготовив тестовые образцы. Руководство IBM заявило тогда, что на кристалле размером примерно с ноготь удалось разместить 50 млрд транзисторов. Чуть позже последовало уточнение, что размер с ноготь это 150 мм2. Честные у IBM 2 нм или маркетинговые предмет дискуссии, но сама компания заявила именно о таком техпроцессе.

Сейчас о собственных планах развернуть производство 2-нм чипов заявила компания TSMC. Более того, она же рассказала о ряде технологических достижений, что, возможно, даст ей возможность через несколько лет начать производить процессоры по 1-нм технологии.

Что там у TSMC сейчас?


Сразу стоит сказать, что все эти заявления о 2-нм и 1-нм вовсе не означают возможность запустить производство соответствующих чипов в ближайшем обозримом будущем. В одном случае компания лишь начинает разработку технологического процесса, в другом речь и вовсе о предварительных исследованиях.


То, что есть у TSMC сейчас улучшенная версия 5-нм технологии, которая получила название N5P. Она дает возможность увеличить частоту работы ядер чипа на 5% или снизить энергопотребление на 10% при той же сложности кристалла, что и в случае обычного 5-нм техпроцесса.

N5P дает возможность начать работу и с 4-нм техпроцессом. Причем в этом случае речь идет о начале производства процессоров уже в конце этого года (5-нм чипы, изготовленные по улучшенному техпроцессу начинают производить буквально на днях). 4-нм технология дает небольшую выгоду в энергопотреблении и частотах, базируясь на дизайне и инфраструктуре производства 5-нм чипов. Здесь никаких принципиальных отличий нет все примерно то же самое.


Старт производства 4-нм чипов намечен на конец этого года, но массово они станут поставляться уже в следующем, 2022 году. N4 это прямой переход от N5 с совместимым дизайном, обеспечивающий дальнейшее повышение производительности, мощности и плотности размещения транзисторов для следующей волны 5-нанометровых чипов. Производство N4 запланировано на вторую половину этого года, а на полную мощность производство элементов такого типа намечено на 2022 год, заявил представитель компании.

В следующем году TSMC собирается начать производство 3-нм чипов, в ходе которого планируется использовать многозатворные транзисторы FinFet. Здесь уже будет выбор: значительный прирост производительности или падение энергопотребления (в зависимости от того, что именно необходимо заказчику).

По словам представителей компании, рост производительности 3-нм процессоров по сравнению с 5-нм техпроцессом составит 10-15%. Энергии новые чипы станут потреблять на треть меньше, если сложность будет такой же, как и у 5-нм чипа. Плотность размещения транзисторов увеличивается в 1,1-1,7 раза.

Компания увеличит количество слоев, но процессоры по-прежнему будут производиться посредством литографии в глубоком ультрафиолетовом диапазоне (DUV). Ну и поскольку речь идет о FinFET, кардинальных изменений инфраструктуры и инструментов не потребуется. Сейчас руководство компании заявило о том, что разработка 3-нм техпроцесса активно продвигается вперед, прогресс значительный. К слову, первые 3-нм чипы компания собирается показать в конце этого года, как и 4-нм. Ожидается, что на полную мощность линии заработают в 2022 году.

А что насчет 2-нм и 1-нм технологий?


Что касается 2-нм чипов, то для них будут создаваться уже транзисторы другого типа, GAAFET (gate-all-around FET). К слову, Samsung переходит на GAAFET уже в 3-нм чипах, что потребует смены инструментов автоматизации электронного проектирования, создания новой инфраструктуры и т.п. TSMC для ускорения работы оставляет все для 4- и 3-нм, но меняет в 2-нм. Сейчас для проведения работ в этом направлении переоборудуется фабрика Fab 12.

Руководство компании в прошлом году заявило о намерении выпустить первые 2-нм чипы не позже 2024 года. Затем сроки сдвинулись на 2023 год благодаря тому, что Apple присоединилась к разработке. Яблочная компания заинтересована в том, чтобы стать первым получателем 2-нм процессоров, поэтому делает для этого все возможное. Скорее всего, производиться такие чипы будут в Китае, на фабрике TSMC в городе Баошань, расположенном рядом с Синьчжу.

Ну и совсем недавно TSMC заявила о технологическом прорыве в разработке 1-нм микросхем. Компания вместе с группой ученых из Национального университета Тайваня (НУТ, National Taiwan University) и Массачусетского технологического института (МТИ, Massachusetts Institute of Technology, США) смогла разработать новую технологию.


Разработчики использовали висмут в качестве контактного электрода, что позволило снизить сопротивление материала и увеличить ток. Уже после этого открытия, сделанного в MIT, технологию стали дорабатывать все участники. Включая TSMC и NTU. Ученые из последнего университета предложили способ сокращения компонентного канала при помощи системы литографии пучка ионов гелия.

Конечно, до изготовления первых процессоров по 1-нм технологии несколько лет, пока что речь идет лишь о научном достижении, которое не так-то просто реализовать в условиях массового производства. Авторы технологии пока что даже чисто теоретически не сравнивают чипы, которые могут быть изготовлены по новому техпроцессу с существующими процессорами.

Эксперты утверждают, что 1-нм технологический предел для текущих систем изготовления процессоров. Что будет дальше пока неясно.

Подробнее..

Категории

Последние комментарии

  • Имя: Макс
    24.08.2022 | 11:28
    Я разраб в IT компании, работаю на арбитражную команду. Мы работаем с приламы и сайтами, при работе замечаются постоянные баны и лаги. Пацаны посоветовали сервис по анализу исходного кода,https://app Подробнее..
  • Имя: 9055410337
    20.08.2022 | 17:41
    поможем пишите в телеграм Подробнее..
  • Имя: sabbat
    17.08.2022 | 20:42
    Охренеть.. это просто шикарная статья, феноменально круто. Большое спасибо за разбор! Надеюсь как-нибудь с тобой связаться для обсуждений чего-либо) Подробнее..
  • Имя: Мария
    09.08.2022 | 14:44
    Добрый день. Если обладаете такой информацией, то подскажите, пожалуйста, где можно найти много-много материала по Yggdrasil и его уязвимостях для написания диплома? Благодарю. Подробнее..
© 2006-2024, personeltest.ru