Marketinges szószban jön a GlobalFoundries 7 nanométere

Bejelentette nagy teljesítményű áramkörökhöz tervezett 7 nanométeres gyártástechnológiáját a GlobalFoundries. A bérgyártó így kihagyja a 10 nanométert, a részletekből viszont kiderül, hogy ez legfeljebb papíron állhatja meg a helyét. A fejlesztéssel elsősorban nagy teljesítményű CPU-kat, GPU-kat, illetve hálózati eszközökbe szánt processzorokat készíthetnek majd, az ezzel szinte párhuzamosan érkező 12 nanométert pedig IoT-s és rádiós lapkák gyártásához szánja majd a cég. A technológia fejlesztése és gyártása a New York államban található Fab 8 üzemben történik majd, a VLSI Research szerint a tömegtermelés eléréséhez 4-5 milliárd dolláros befektetést kell eszközölnie a GlobalFoundries-nek, a gyártás legkorábban 2018 második felében indulhat be.

Az félvezetőgyártási eljárás FinFET tranzisztorokra épül, illetve egyes rétegek megrajzolásánál a régóta halogatott EUV-t (extrém ultraibolya levilágítás) is bevetheti a cég. Utóbbinak nagy jelentősége van, az iparág már több mint egy évtized óta szemez a költséges, de végső soron elkerülhetetlen technológia bevezetésével, a GlobalFoundries elmondása alapján pedig úgy fest, hogy a vállalat lehet az első, aki tömeggyártásban is alkalmazza a komoly befektetést kívánó technológiát - mert az alternatíva még drágább. EUV nélkül ugyanis három- vagy négymenetes levilágításra is szükség lenne az egyes rétegek előállításához, ami hosszútávon nagyobb kiadást eredményezne mint az EUV bevezetése.

A levilágításhoz szükséges maszkok száma másfélszer, vagy akár kétszer is több lehetne, a kétszeres levilágításhoz alkalmazott, körülbelül 60 maszkhoz képest 90, vagy akár ennél több (drága) komponensre is szükség lenne. Ennek triviális hátránya, hogy a lapka elkészítéséhez szükséges idő a menetek számával arányosan nő, ráadásul a több maszk már önmagában jelentősen emeli a költségeket. Magyarán annyira megdrágul a gyártás, hogy ahhoz képest az EUV már nem is lesz annyira költséges, így paradox módon kifizetődővé válik a bevezetése.

A GlobalFoundries egyelőre nem részletezte, hogy a gyártás pontosan mely fázisaihoz használja majd az EUV-t, de nagyon valószínű, hogy 7 nanométeren még "csak" a kritikus réteg(ek)nél alkalmazzák a 13,5 nanométeres hullámhosszú, extrém ultraibolya fényt. Mindez azt jelenti, hogy első körben az aktuálisan alkalmazott 193i (193 nm-es hullámhosszúságú fény), illetve az EUV (13,5 nanométeres hullámhossz) kombinációjával készülnek a lapkák. Ez később, az EUV fejlődésével fokozatosan változhat, egyre inkább kiszorítva a 193i-t.

Az EUV bevezetését illetően eltérő álláspontot képvisel a négy nagy (bér)gyártó. A GlobalFoundries mellett egyelőre csak a Samsung jelezte, hogy 7 nanométeren beveti az EUV-t, a dél-koreai vállalat ezt a fent ecsetelt módon, a kritikus rétegeknél alkalmazza majd. A TSMC csupán 5 nanométeren tervezi az EUV alkalmazását, és egyelőre az Intel is hasonló állásponton van. Mark Bohr, a cég gyártástechnológiai fejlesztésekért felelős vezetője pár hete elmondta, hogy jelen állás szerint még 7 nanométeren sem vetik be élesben az extrém ultraibolya fénnyel dolgozó levilágítási eljárást.

7 vagy 10?

A fejlesztést a bérgyártók által jelenleg kínált 14/16 nanométeres technológiákhoz hasonlítja a vállalat bejelentése, ezeknél 30 százalékkal magasabb teljesítményt vagy 60 százalékkal alacsonyabb fogyasztást, illetve hasonló komplexitás mellett kétszeres tranzisztorsűrűséget kínál. Utóbbi a kihagyott lépcsőt figyelembe véve egyáltalán nem kedvező, optimális esetben a 10 nanométeres eljárásnak kellett volna hoznia hasonló előrelépést.

Ennek tükrében kérdéses, hogy hosszútávon mennyire lesz versenyképes az eljárás a konkurens bérgyártók megoldásaival szemben. A TSMC szintén 2018-ban indítaná be a 7 nanométeres lapkák gyártását, a Samsung pedig 2019-re ígéri saját fejlesztését, de egyelőre nem tudni, hogy ezek milyen paraméterekkel érkeznek, tehát mekkora előrelépést kínálnak a jelenlegi 14/16 nanométeres technológiákhoz képest. Ahogy a példa is mutatja, 7 nanométeres jelöléssel kis túlzással szinte bármit eladhatnak a cégek, nincs kőbe vésve, hogy milyen paraméterekkel kell rendelkezzen az adott technológia.

Többek között ennek köszönhető, hogy az Intel 14 nanométeres technológiája körülbelül 30 százalékkal nagyobb tranzisztorsűrűséget kínál a Samsung hasonló jelölésű fejlesztésénél, egyedül az x86-os processzorgyártó tartja magát a node váltásoktól elvárható sűrűségnövekedéshez. Ennek fényében nem lenne meglepő, ha az Intel 10 nanométere a GlobalFoundries 7 nanométerének paramétereit hozná, előbbi jövő év végén kerülhet tömegtermelésbe.

Az AI és a nagy full-full-stack trend Az AI farvizén számos új informatikai munkakör születik, vagy már ismert munkák kapnak új nevet és vele extra elvárásokat is.

Egyelőre két olyan partnerről tudunk, aki biztosan kihasználja majd a GlobalFoundries 7 nanométerét. Az egyik ilyen az AMD, a tervezőcég épp a közelmúltban beszélt ezzel kapcsolatos szerződéséről. A másik fél az IBM, a POWER10 processzorok válószínűleg 7 nanométeren érkeznek majd, valamikor az évtized legvégén, mely gyártástechnológia kifejlesztésében oroszlánrésze lehetett a Nagy Kéknek.

IBM örökség

A most bejelentett technológia alapját valószínűleg az IBM tavaly meglebegtetett 7 nanométeres fejlesztése adja. A Nagy Kék és a GlobalFoundries együttműködése nem újdonság, a két cég először a Common Platform keretein belül osztotta meg egymással bizonyos, félvezetőgyártási eljárásokkal kapcsolatos alapvető kutatásait és fejlesztéseit. Ezt követően a vállalatok még közelebb kerültek egymáshoz, az AMD félvezetőgyártó részlegéből önállósított GloFo ugyanis 2014 őszén megvásárolta az IBM félvezetőgyártó tevékenységét. A megállapodásnak állítólag része, hogy a GlobalFoundries 10 éven keresztül ellátja chipekkel az IBM-et, azon belül is elsősorban POWER processzorokkal a szerverei és tárolói számára.

Az ezek gyártásához szükséges technológiákhoz (részben) az IBM nyújtja a know-howt, a Nagy Kék chipüzletágának megszerzésével a GloFo szert tehet olyan fejlett technológiára, amely alkalmas nagy teljesítményű lapkák előállítására. Az IBM 2014-es bejelentése szerint 2019-ig összesen 3 milliárd dollárt költ el félvezetőgyártással kapcsolatos kutatás-fejlesztésre, elsősorban olyan alapkutatásokra, amelyek a félvezető-technológia következő generációjának létrehozását célozzák. A 3 milliárd dollárból finanszírozott kutatási területek egyike a "7 nanometer and beyond" gyűjtőnevet viseli és értelemszerűen olyan technológiák tartoznak ide, amelyek a 7 nanométeres és ennél kisebb csíkszelességű félvezetőgyártási technológiák létrehozásához szükségesek. A másik fő kutatási terület pedig az alternatív megközelítéseket deríti fel.

A GlobalFoundries-nek nagy szüksége van az IBM segítségére, a múltban ugyanis számos csúszást produkált a cég, saját kútfőből nem sok sikert tud felmutatni a bérgyártó. Többek között ahhoz is egy félresikálás vezetett, hogy a bérgyártó végül kénytelen volt a Samsung 14 nanométeres LPP gyártástechnológiáját licencelni, a 14XM jelzésű saját fejlesztéssel nem tudott volna labdába rúgni a piacon.