За прошедшие недели уже неоднократно поднималась тема 10-нм техпроцесса Intel, с которым пока не все хорошо. Совсем недавно Intel признала проблему с 10-нм производством и перенесла массовый выпуск процессоров для настольных ПК и серверов на 2019 год.
На неделе прошла ежегодная встреча акционеров Intel, на которой CEO Брайану Кржаничу (Brian Krzanich) пришлось отвечать на ряд неприятных вопросов. Конечно, только что был объявлен первый 10-нм процессор Core i3-8121U для ноутбуков, но графический блок у него выключен. Первым процессором с активированным iGPU, по всей видимости, станет Core m3-8114Y.
Intel заверила инвесторов, что задержки 10-нм техпроцесса не скажутся на планах внедрения следующего 7-нм техпроцесса. В нем будут использоваться технологии, апробированные на 14- и 10-нм техпроцессах. Но частично Intel перейдет на глубокий ультрафиолет EUV/EUVL (Extreme Ultraviolet Lithography). Intel будет использовать новое оборудование литографии, которое поставляет сторонний производитель, ожидания от него весьма большие:
"С 7-нм техпроцессом мы перейдем на новое оборудование литографии, которое позволит намного легче создавать намного меньшие элементы. И данный шаг как раз дает существенную разницу между 10- и 7-нм техпроцессами.
[...]
7-нм техпроцесс будет больше похож на наши традиционные технологические инновации в прошлом, поэтому большинство проблем, с которыми мы столкнулись с 10-нм техпроцессом, в случае 7-нм техпроцесса удастся обойти. Мы внимательно отслеживаем наш прогресс по внедрению 7-нм техпроцесса, и пока что мы довольны темпами перехода на 7 нм."
Intel намеревается как можно быстрее нормализовать 10-нм техпроцесс, после чего планово перейти на 7 нм.
10 нм не везде одинаковы
На данный момент Intel массово производит процессоры по 14-нм техпроцессу, но компания планирует как можно быстрее перейти на 10 нм. После чего будет внедрен 7-нм техпроцесс. Между тем конкуренты не спят: TSMC уже начала массовое производство по 7-нм техпроцессу, что позволило TSMC заявить о лидерстве по сравнению с Intel. GlobalFoundries, еще один контрактный производитель, на данный момент поставляет кристаллы AMD по 14- и 12-нм техпроцессу. Samsung также говорит о 7 и 5 нм. И контрактные производители, и производители с собственными мощностями стали буквально соревноваться за лидерство по минимальному техпроцессу. Однако один показатель, подобный 16, 14, 10 или 7 нм, не отражает других характеристик техпроцесса. Здесь нужно учитывать такие параметры, как Fin Pitch, Min Metal Pitch, Cell Height и Gate Pitch.
Важной характеристикой остается число транзисторов на квадратном миллиметре. Intel всегда была весьма амбициозной в данном отношении. При переходе с 20- на 14-нм техпроцесс, с 14- на 10-нм и с 10- на 7-нм ставится цель в виде увеличения плотности расположения транзисторов в упаковке чипа. При переходе с 14- на 10-нм Intel поставила цель добиться увеличения в 2,7 раза, вероятно, с этим тоже связаны нынешние трудности Intel. Чтобы несколько снизить требования к техпроцессу, Intel уменьшила целевую плотность, которая теперь должна повыситься в 2,4 раза.
Если принять во внимание характеристики TSMC и Intel, 5-нм техпроцесс CLN5 получит повышение плотности в 1,8 раза по сравнению с 7-нм CLN7FF. Intel планирует добиться повышения плотности в 2,4 раза при переходе с 10 нм на 7 нм. В результате TSMC будет размещать 147 млн. транзисторов на мм² при производстве 5 нм, а Intel - 242 млн. транзисторов на мм² при производстве 7 нм. Так что техпроцесс Intel в данном отношении намного более совершенный.
Так что все же нельзя сказать, что TSMC, Samsung или GlobalFoundries на шаг опережают Intel.
Мы недавно как раз разбирали тему сравнения техпроцессов SoC Samsung и TSMC. Число, которым производители характеризуют техпроцесс, больше не играет существенной роли. Следует учитывать другие параметры производства.
| Intel 14 нм | Intel 10 нм | TSMC 10 нм | Samsung 10 нм | |
| Fin Pitch | 42/45 нм | 34 нм | 35,1 нм | 46,8 нм |
| Min Metal Pitch | 52 нм | 36 нм | 44 нм | 48 нм |
| Cell Height | 399 нм | 272 нм | 330 нм | 360 нм |
| Gate Pitch | 70 нм | 54 нм | 44 нм | 48 нм |
| Fin Hight | 42/46 нм | 53 нм | 42,1 нм | 48,6 нм |
| Fin Width | 8/7 нм | 7 нм | 5,4 нм | 5,9 нм |
| 6T-SRAM | 69.167/70.158 нм² | - | 40.233 нм² | 49.648 нм² |
- Fin Pitch: расстояние между ребрами (эмиттер и коллектор) транзистора
- Min Metal Pitch: минимальное расстояние между двумя слоями металла
- Fin Height: высота ребер от подложки Si в слое оксида
- Fin Width: толщина ребер
Одно можно сказать точно: производителям будет все сложнее переходить на меньшие техпроцессы. Intel по каким-то причинам испытывает проблемы с 10-нм техпроцессом, но переход на глубокий ультрафиолет EUV станет серьезным препятствием для всех производителей. Можно долго спорить насчет того, продолжится исполняться закон Мура или нет. Но производителям приходится вкладывать миллиарды долларов на новые технологические линии производства, причем затраты продолжают расти. Intel недавно сообщила о том, что вложила $5 млрд. в модернизацию завода Fab 28 в Израиле.