Интересно Чипы будущего уже близко: производители готовятся к переходу на 1 нанометр

[Sepultura_North]

​

Чипы будущего уже близко: производители готовятся к переходу на 1 нанометр​

31 января, 2024

Новый техпроцесс знаменует новую эру в производстве микропроцессоров.

В мире микропроцессоров наступает эпоха перемен. С развитием технологий производства 3-нанометровых чипов и планами на 2-нанометровые, компания TSMC Taiwan Semiconductor Manufacturing Company - это тайваньская компания, основанная в 1987 году, которая занимается производством полупроводников и является одним из крупнейших в мире поставщиков услуг по изготовлению микрочипов на заказ.

TSMC специализируется на мелких технологических процессах литографии, что позволяет создавать более мощные и энергоэффективные микропроцессоры и другие полупроводниковые устройства. Компания предоставляет услуги производства микросхем для множества клиентов, включая крупные технологические компании, такие как Apple, AMD, NVIDIA и другие, которые не имеют своих заводов по производству микрочипов.
TSMC уже готовится к созданию фабрики для производства чипов с 1-нанометровым техпроцессом. Это произойдёт в Научном парке Чайи на Тайване.

Помимо TSMC, активно развивает 3-нанометровое производство и компания Samsung - это южнокорейская международная компания, основанная в 1938 году. Она является одним из крупнейших конгломератов в мире, охватывающим множество отраслей, включая электронику, телекоммуникации, строительство, химическую промышленность и другие.

В области электроники Samsung занимается производством широкого спектра продукции, включая смартфоны, телевизоры, бытовую технику, компьютеры, планшеты и многое другое. Она является одним из крупнейших производителей смартфонов и планшетов в мире и активно участвует в разработке передовых технологий, таких как OLED-экраны, 5G-сети и искусственный интеллект.

Компания также является одним из крупнейших производителей полупроводников, памяти и дисплеев, и ее компоненты широко используются в электронных устройствах по всему миру.
Samsung, планируя перейти к 2-нанометровым процессам к 2025 году. Intel – американская корпорация, которая занимается производством широкого спектра электронных устройств и компьютерных компонентов, в частности микропроцессоры и наборы системной логики. Почти 100 % акций компании находится в свободном обращении на фондовых биржах.

Корпорация Intel является одним из крупнейших в мире производителей микропроцессоров, который занимает 75% рынка. Среди основных клиентов компании выделяют производителей персональных компьютеров Dell и Hewlett-Packard. Помимо микропроцессоров, Intel также занимается выпуском полупроводниковых компонентов для промышленного и сетевого оборудования.
Intel же объявила о скором выпуске технологии 20A (около 20 ангстрем или 2 нанометров), так же ожидаемой в этом году.

Со временем метрика «нанометр» утратила своё первоначальное значение, превратившись в символ улучшения плотности транзисторов. Как отметил генеральный директор Intel Пэт Гелсингер, это послужило основанием для ребрендинга собственного технологического процесса для лучшего соответствия соглашениям об именовании с TSMC и Samsung.
Внезапно 10-нм технологический процесс Intel превратился в Intel 7, а его 7-нм технологический процесс — в Intel 4 и Intel 3. Хотя ребрендинг был явным маркетинговым трюком, призванным отвлечь внимание от того факта, что Intel отстала в области технологических процессов, он стал правильным шагом в развитии компании.
В конечном итоге, нанометр как показатель технологических процессов — это лишь маркетинговый инструмент для описания улучшений плотности транзисторов. Нанометры лишь приблизительно описывают относительную плотность, поэтому не совсем корректно сравнивать технологические процессы одного литейщика с другим напрямую.
Современные технологии, такие как транзисторы gate-all-around (GAA ;Gate-All-Around— это новое поколение транзисторной архитектуры, которое представляет собой эволюцию классического FinFET-транзистора. В традиционных транзисторах затвор или «gatе находится только с одной стороны канала. В GAA затвор окружает канал со всех сторон, что позволяет лучше контролировать ток через канал.

Преимущества GAA включают в себя лучшее энергопотребление, повышенную эффективность, а также возможность создавать транзисторы меньшего размера. Это делает их очень привлекательными для производителей микросхем, которые стремятся увеличивать плотность интеграции элементов и повышать производительность приборов при сниженном энергопотреблении.
GAA или RibbonFET от Intel, позволяют улучшить плотность транзисторов и эффективность без катастрофических потерь энергии. Samsung уже использует эту технологию в своём 3-нанометровом процессе, а Intel и TSMC только планируют внедрить её в следующих поколениях.

Улучшение упаковки чипов и доставки энергии также играют важную роль в преодолении ограничений уменьшения FinFET. Например, NVIDIA- это компания, которая разрабатывает и производит графические процессоры, искусственный интеллект и автономные системы. Она также предоставляет свои решения для исследований в области глубокого обучения deep learning и искусственного интеллекта.
Nvidia с её GPU H100, имеющим площадь 814 мм², сталкивается с проблемами низкой выходной мощности. Решением стало использование продвинутой упаковки для соединения нескольких чиплетов в один процессор, как это делают AMD Advanced Micro Devices, Inc. - это американская компания, которая производит и поставляет различные типы электронной компонентов и устройств, в том числе процессоры, графические процессоры, микросхемы памяти и другие компоненты. Они являются одной из крупнейших компаний в мире, которая занимается разработкой и производством процессоров для персональных компьютеров и серверов, конкурируя с Intel. Они так же вложились в области искусственного интеллекта, интегрируя его в свои процессоры и ускорители для облегчения и ускорения машинного обучения.
AMD в своём семействе процессоров Zen и Intel в GPU Max.


С развитием технологии Universal Chiplet Interconnect Express (Universal Chiplet Interconnect Express UCI- это новый стандарт в области микроэлектроники, предназначенный для упрощения и улучшения взаимодействия между чиплетами маленькими чипами внутри одного процессорного пакета. Эта технология позволяет объединять чиплеты от разных производителей в единый комплекс, обеспечивая высокую производительность и эффективность работы.

UCIe решает проблемы, связанные с передачей данных и энергии между разными чиплетами, и позволяет создавать более мощные и гибкие процессорные системы. Это открывает новые возможности для инноваций в дизайне и функциональности микропроцессоров. UCIe, появляется возможность создания гетерогенных упаковок, где разные чиплеты могут объединяться в одном корпусе. Также ведутся исследования в области использования стеклянных подложек для упаковки чиплетов и кремниевой фотоники для передачи данных между чиплетами.

В заключение, несмотря на продолжающиеся улучшения в технологии производства чипов, фокус производителей на упаковке, доставке питания и передаче сигналов становится всё более значимым. Это указывает на то, что мир чипов в ближайшее десятилетие будет полон как весьма странных, так и инновационных новшеств.