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.

Égbe révedő informatikusok: az Időkép-sztori Mi fán terem az előrejelzés, hogy milyen infrastruktúra dolgozik az Időkép alatt, mi várható a deep learning modellek térnyerésével?

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.