Эра 10-нм чипов — кто разрабатывает такие процессоры и что ждет индустрию в будущем

750

Производители полупроводниковых устройств успешно освоили 10-нм техпроцесс. В статье рассказываем, кто выпускает микросхемы на его основе и когда ждать 5- и 3-нм технологии.

Кто внедрил 10-нм


На протяжении нескольких лет Intel откладывали полномасштабное производство микросхем по 10-нм техпроцессу. Среди причин эксперты называли трудности с технологией multi-patterning, повышающей плотность транзисторов, и низкий выход качественных процессоров. Но в октябре этого года компания объявила, что ей удалось наладить стабильное производство чипов на новом техпроцессе.

Пока выпускаются лишь CPU для персональных компьютеров на архитектуре Ice Lake. Но компания обещает поставить Xeon (Ice Lake-SP) для дата-центров во второй половине 2020 года.

Аналогичные устройства выпускает AMD в партнерстве с тайваньской TSMC. В конце прошлого года они представили чип, выполненный по усовершенствованному 7-нанометровому техпроцессу. По физическим параметрам (из-за различных методик оценки) он напоминает 10-нм от Intel.

На основе нового техпроцесса построена линейка серверных процессоров AMD — EPYC. Продажи устройств AMD EPYC 7002 на архитектуре Zen 2 стартовали в конце лета. В своих дата-центрах чипы разместили такие компании, как Google и Twitter. Девайсы должны снизить энергопотребление серверов и на четверть сократить TCO. Также с новыми CPU уже работает разработчик суперкомпьютеров Cray. Устройства внедрили в вычислительную систему для команды «Ф1» — Haas.
 

Курс на дальнейшую миниатюризацию


В 2021 году Intel планирует перейти на 7-нм техпроцесс на основе EUV. Это — фотолитография в «жестком» ультрафиолете. Что интересно, первым продуктом, построенным на новом техпроцессе, станет не процессор, а графическая карта для дата-центров, суперкомпьютеров и других HPC-систем.

Также в Intel работают над 5-нанометровой технологией, но сроки завершения проекта неизвестны.

Работу над 5-нм ведут в TSMC — компания начала приготовления еще в июне прошлого года, вложив в разработку 25 млрд долларов. Часть средств направили на строительство фабрики в Тайване. Производство чипов запустят во втором квартале 2020-го.

В начале этого года о готовности выпускать мобильные процессоры по 5-нм технологии заявили в Samsung. Компания уже оборудовала производственную линию, строит специальный завод и даже принимает заказы на тестовые партии микросхем. Однако дата полноценного релиза пока неизвестна.

За пределами 5-нм

TSMC готовит запуск 5-нм техпроцесса и разрабатывает 3- и даже 2-нанометровые технологии. Компания оценила все возможные виды структур транзисторов и возводит фабрику (тоже в Тайване). К выпуску продукции предприятие приступит в конце 2022 года или начале 2023 года.

Изготовление 3-нм чипов планирует начать и Samsung — его должны запустить в 2021-м. Специалисты организации используют технологию GAAFET (Gate-All-Around Field-Effect Transistors), которая снижает потери напряжения, увеличивая энергоэффективность транзистора.
 

В гонке за миниатюризацией участвуют и исследовательские институты. Например, в прошлом году специалисты из центра Imec в партнерстве с компанией Cadence Design Systems уже разработали тестовые образцы микропроцессоров по 3-нм технологии.


Лидеры индустрии отмечают, что затраты на освоение новых технологий будут большими, а перейти на новые техпроцессы смогут только крупные компании, которые «отобьют» их благодаря широкому ассортименту продукции. В свою очередь, для преодоления технологических трудностей в процессе непосредственного производства отрасли понадобятся альтернативные решения. Поэтому в будущем можно ожидать появления кардинально новых процессорных технологий.