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Hardware- und Nachrichten-Links des 26. April 2021

AnandTech bringen eine Wasserstandsmeldung zum Entwicklungsfortschritt der Halbleiterfertigungs-Prozesse bei TSMC. Danach stehen nunmehr schon die N5-Derivate "N5P" sowie "N4" bei TSMC an: Ersteres soll noch dieses Jahr die Massenfertigung erreichen, zweiteres dann im Jahr 2022 dorthin kommen. Im zweiten Halbjahr 2022 steht dann allerdings auch schon der Start der Massenfertigung von "N3" an, dem nächsten Fullnode bei TSMC. Allen Zeitangaben ist gemein, dass hiermit nur TSMC-interne Daten bezeichnet werden, nicht hingegen fertige Chips oder gar damit kaufbare Produkte. Für die initiale 5nm-Fertigung gibt TSMC beispielsweise einen Start der Massenfertigung zum zweiten Quartal 2020 an: Die allerersten Chips aus dieser Fertigung waren Apples A14-SoCs, welche dann erst im Oktober 2020 in Form des iPhone 12 für den Endkunden erhältlich waren. Die ersten PC-Chips aus der 5nm-Fertigung sind hingegen erst im Jahr 2022 zu erwarten, hierbei existiert vermutlich sogar eine anderthalbjährige Differenz zwischen Smartphone-SoCs und PC-Chips.

geringere Fläche höhere Taktrate geringerer Verbrauch Massenfertigung
TSMC N7   (vs. N10) >37% ? <40% 2018
TSMC N7P   (vs. N7) ±0 7% 10% 2019
TSMC N7+   (vs. N7) ~17% 10% 15% Q2/2019
TSMC N5   (vs. N7) 45% 15% 30% Q2/2020
TSMC N5P   (vs. N5) ±0 5% 10% geplant 2021
TSMC N4   (vs. N5) ? ? ? geplant 2022
TSMC N3   (vs. N5) 42% 10-15% 25-30% geplant H2/2022
Anmerkung: bei Taktrate & Verbrauch gilt "entweder/oder" – man kann sich für einen der beiden Effekte entscheiden oder nimmt jeweils einen Anteil beider Effekte mit, niemals aber beide Effekte in voller Höhe; Quelle aller Angaben: AnandTech

Und dies läuft dann letztlich darauf hinaus, dass man auf die TSMC-Angaben zum Start der Massenfertigung nahezu zwei Jahre (mindestens anderthalb Jahre) hinzurechnen kann, um darauf basierend auf den Marktstart kaufbarer PC-Produkte schließen zu können. 3nm-Chips für den PC wird es somit (von TSMC) nicht vor dem Jahr 2024 geben – je nachdem wie schnell der Umschwung gelingt, eher zum Anfang oder zum Ende des Jahres. Beachtbar zu den technischen Angaben der jeweiligen Fullnodes ist zudem, dass hiermit durchgehend keine Verdopplung der Rechenleistung mehr möglich ist – zumindest sofern keine Durchbrüche bei der Architektur vorliegen, was jedoch sowieso nur ab und zu mal passiert. Denn für eine Rechenleistungs-Verdopplung wäre erstens eine Flächenreduktion um –50% vonnöten, zweiten aber auch ein geringerer Energieverbrauch von –50%. Ohne letzteren Punkt kommt man bei allen Produkten, die irgendwie Stromverbrauchs-limitiert sind, bereits vor einer Performance-Verdopplung an deren Power-Limit. Manchmal kann man dies über hochgesetzte Verbrauchswerte lösen, aber dies funktioniert normalerweise nicht immer wieder erneut.

Beide Effekte zusammengenommen laufen letztlich darauf hinaus, dass von diesen TSMC-Fullnodes keinerlei Performance-Verdopplungen mehr zu erwarten sind, auf dem gleichen Stromverbrauch eher etwas in die Richtung von +50% Mehrperformance anpeilbar ist. Mit höherem Stromverbrauch wäre etwas mehr drin, aber von einer Performance-Verdopplung ist man zu weit entfernt, ergo wird sich diese auch mit höherem Stromverbrauch nicht machen lassen. TSMC geht eben zuletzt verstärkt den Weg, lieber konsequent aller zwei Jahre einen neuen Fullnode zu bringen, als denn sklavisch dafür jeweils eine (nominelle) Performance-Verdopplung aufzubieten. Die Zeitspanne zwischen zwei Fullnodes wird dann mit diversen Derivaten gefüllt, welche jeweils kleinere Verbesserungen mit sich bringen und damit TSMC jederzeit irgendwas neues aufbieten lassen. Geschäftlich hat sich diese Strategie für TSMC vollens bewährt, denn man ist inzwischen nicht nur der größte Chip-Auftragsfertiger der Welt, sondern auch technologischer Weltmarktführer.

Von Gen X Reviews @ YouTube kommt ein weiterer Test von Mobile-Ampere – in diesem Fall interessanterweise von GeForce RTX 3060 Laptop, 3070 Laptop & 3080 Laptop allesamt auf demselben Power-Limit von 115 Watt. Leider wurde nicht explizit ausgeführt, wie selbiges garantiert wird, denn normalerweise müsste die Angabe aus zwei Werten bestehen – Basis-TGP und maximale TGP. Da allerdings die grundsätzlich selben Notebook-Designs verwendet werden (Asus ROG Strix G17 für 3060 & 3070, Asus ROG Strix Scar 17 für die 3080), kann man zumindest von der grundsätzlichen Eignung des Kühlsystems für diese Stromverbrauchswerte ausgehen. Die angetretenen immerhin 8 Spiele-Benchmarks zeigen im Schnitt eine gegenüber den bisherigen Mobile-Ergebnissen etwas unterdurchschnittliche Skalierung – möglicherweise resultierend aus der alleinigen Benutzung der FullHD-Auflösung, wo die Prozessoren-Performance dann stärker bremsend wirkt. Dies zeigt sich sogar augenscheinlich in zwei der Spieletests (F1 2018 & Far Cry 5) – und nimmt man diese aus der Rechnung heraus, sieht die Skalierung dann schon etwas freundlicher aus.

Hardware FullHD/1080p 6 von 8 Tests
GeForce RTX 3080 Laptop (115W) Asus ROG Strix Scar 17, Ryzen 9 5900HX 100% 100%
GeForce RTX 3070 Laptop (115W) Asus ROG Strix G17, Ryzen 9 5900HX 94,1% 92,7%
GeForce RTX 3060 Laptop (115W) Asus ROG Strix G17, Ryzen 7 5800H 85,0% 82,4%
gemäß der Ausführungen von Gen X Reviews @ YouTube unter 8 Spiele-Benchmarks

Generell wird diese Problematik aber alle Mobile-Benchmarks unter FullHD betreffen: Die Prozessoren-Abhängigkeit ist hierbei einfach stärker, womit somit die Ergebnis-Differenzen kleiner werden als auch beachtbare Unterschiede zwischen Notebooks mit selber Grafiklösung aber abweichenden CPUs herauskommen können. Aus diesem Grund arbeitet der aufgestellte Performance-Überblick zu Mobile-Ampere auch mit der 4K-Auflösung, weil jene eine bessere Skalierung der Grafiklösungen als auch einen geringeren Einfluß der CPU-Performance bietet. Dabei ist es durchaus machbar, deren Werte-Skalierung auch unter FullHD zu erleben – dafür muß man sich einfach nur auf jene Benchmarks ohne größeren CPU-Einfluß konzentrieren. Mit der Zeit bzw. mit NextGen-Spielen dürfte sich sowieso eine stärker ansteigende Grafiklast ergeben und somit irgendwann die (zukünftigen) FullHD-Benchmarks auf das (jetzige) Performance-Bild der 4K-Benchmarks drücken.

AnandTech bringen eine Wasserstandsmeldung zum Entwicklungsfortschritt der Halbleiterfertigungs-Prozesse bei TSMC. Danach stehen nunmehr schon die N5-Derivate "N5P" sowie "N4" bei TSMC an: Ersteres soll noch dieses Jahr die Massenfertigung erreichen, zweiteres dann im Jahr 2022 dorthin kommen. Im zweiten Halbjahr 2022 steht dann allerdings auch schon der Start der Massenfertigung von "N3" an, dem nächsten Fullnode bei TSMC. Allen Zeitangaben ist gemein, dass hiermit nur TSMC-interne Daten bezeichnet werden, nicht hingegen fertige Chips oder gar damit kaufbare Produkte. Für die initiale 5nm-Fertigung gibt TSMC beispielsweise einen Start der Massenfertigung zum zweiten Quartal 2020 an: Die allerersten Chips aus dieser Fertigung waren Apples A14-SoCs, welche dann erst im Oktober 2020 in Form des iPhone 12 für den Endkunden erhältlich waren. Die ersten PC-Chips aus der 5nm-Fertigung sind hingegen erst im Jahr 2022 zu erwarten, hierbei existiert vermutlich sogar eine anderthalbjährige Differenz zwischen Smartphone-SoCs und PC-Chips.





geringere Fläche
höhere Taktrate
geringerer Verbrauch
Massenfertigung





TSMC N7   (vs. N10)
>37%
?
<40%
2018



TSMC N7P   (vs. N7)
±0
7%
10%
2019



TSMC N7+   (vs. N7)
~17%
10%
15%
Q2/2019



TSMC N5   (vs. N7)
45%
15%
30%
Q2/2020



TSMC N5P   (vs. N5)
±0
5%
10%
geplant 2021



TSMC N4   (vs. N5)
?
?
?
geplant 2022



TSMC N3   (vs. N5)
42%
10-15%
25-30%
geplant H2/2022



Anmerkung: bei Taktrate & Verbrauch gilt "entweder/oder" - man kann sich für einen der beiden Effekte entscheiden oder nimmt jeweils einen Anteil beider Effekte mit, niemals aber beide Effekte in voller Höhe; Quelle aller Angaben: AnandTech