AnandTech berichten über die 5nm-Fertigung von Auftragsfertiger TSMC, bei welchem bekannterweise AMD, nVidia, Sony und Microsoft (letztere beide für ihre Konsolen-SoCs) fertigen lassen. Dabei hat man sich auch sehr exakte Aussagen zu den Vorteilen der 5nm-Fertigung von TSMC geben lassen: Gegenüber der vorhergehenden 7nm-Fertigung von TSMC in deren Standard-Ausführung "7FF" (noch ohne EUV-Einsatz im Gegensatz zu der leicht verbesserten Variante "7FF+") soll TSMCs 5FF eine Flächenreduktion um -45% sowie um +15% höhere Taktraten oder einen um -20% niedrigeren Stromverbrauch ermöglichen. Dies entspricht grob einem üblichen Fullnode – perfekt erfüllt wird dieser Gedanke allerdings nicht, denn dafür bräuchte man eine Flächenreduktion von -50% sowie einen (mindestens) um -40% niedrigeren Stromverbrauch.

Im Rahmen der Bekanntgabe seiner neuen Quartalszahlen hat sich Intel (wie üblich) den Fragen der Börsenanalysten gestellt – und dabei dann auch hochoffizielle Aussagen zur kurz- und mittelfristigen Roadmap im Prozessorengeschäft getroffen. So hat man augenscheinlich weiterhin erhebliche Probleme mit der 10nm-Fertigung, in deren Folge die 10nm-Massenfertigung nochmals auf das Jahr 2019 verschoben wurde. Da hiermit der Beginn der Massenfertigung und kein Auslieferungstermin gemeint ist, dürften erste 10nm-Produkte aus der Massenfertigung (bei Kleinserien kann dies anders liegen) also kaum vor dem zweiten Quartal 2019 erscheinen. Aufgrund der damit einhergehenden Roadmap-Änderungen hat sich Intel nun aber auch deutlich mehr Zeit erkauft, insofern könnte dieser derzeit arg ungenaue Termin "2019" letztlich auch auf ein konkretes Datum erst tief im Jahr 2019 hinauslaufen. Wie bekannt, entspricht Intels 10nm-Fertigung technologisch eher der 7nm-Fertigung von GlobalFoundries, Samsung & TSMC – Intel liegt also nicht wirklich zurück, kann allerdings den früheren Vorsprung nicht mehr aufrecht erhalten.

We continue to make progress on our 10-nanometer process. We are shipping in low volume and yields are improving, though the rate of improvement is slower than we anticipated. As a result, volume production is moving from the second half of 2018 into 2019. We understand the yield issues and have defined improvements for them, but they will take time to implement and qualify. We have leadership products on the roadmap that continue to take advantage of 14-nanometer, with Whiskey Lake for clients and Cascade Lake for the data center coming later this year.
Quelle:  Brian M. Krzanich von Intel  (Transkript auf Seeking Alpha)

Mit einer Umfrage von Mitte Februar wurde die Erwartungshaltung zu der für nVidias Ampere-Generation angesetzten Fertigungstechnologie abgefragt. Zur Auswahl standen hierbei auf Basis einer entsprechenden Meldung alles von 16nm bis 7nm – wobei die beiden Extreme jeweils nur vergleichsweise wenige Stimmen auf sich ziehen konnten. Der hauptsächlich Wettstreit findet dagegen laut der großen Mehrheit der Umfrageteilnehmer zwischen der 12nm- und der 10nm-Fertigung statt. Dabei kam die neue und daher noch nicht erprobte 10nm-Fertigung mit 35,0% Stimmanteil nur auf einem (klaren) zweiten Platz durchs Ziel, die schon bekannte (und bei nVidias GV100-Chip bereits eingesetzte) 12nm-Fertigung konnte dagegen mit gleich 55,5% aller Stimmen sogar eine absolute Mehrheit für sich erzielen. Richtig oder falsch konnte es bei dieser Umfrage natürlich nicht geben, schließlich ging es nicht um Fakten oder auch Meinungen – sondern allein um eine subjektive Erwartungshaltung zu einer technischen Frage, die sich später dann noch eindeutig klären lassen wird.

Umfrage-Auswertung: In welcher Fertigungstechnologie wird nVidias Ampere erwartet?

Halbleiterfertiger GlobalFoundries hat auf der GTC 2017 seinen neue 12nm-Fertigung offiziell vorgestellt. Hierbei handelt es sich um denselben Zwischenschritt gegenüber der regulären 14nm-Fertigung, wie es jenen auch schon bei TSMC (12nm) und Samsung (11nm) gibt. Sehr ähnlich zu diesen, verspricht GlobalFoundries für die eigene 12nm-Fertigung Verbesserungen von +15% bei der Packdichte sowie +10% bei den Taktraten (was üblicherweise alternativ eine entsprechende Ersparnis beim Stromverbrauch bedeutet). So gesehen handelt es sich hierbei also um eine gut optimierte 14nm-Fertigung mit durchaus eigenem Wert, aber natürlich keineswegs dem, was man unter einem "Vollnode" versteht – welcher im Idealfall eine +100% bessere Packdichte samt um die +35% höheren Taktraten bzw. alternativ -50% geringerem Stromverbrauch mit sich bringt. Dies wäre im Normalfall kein größeres Aufsehen wert – wenn GlobalFoundries zu ihrer Ankündigungsshow nicht Mark Papermaster von AMD eingeladen hätten, welcher laut IT-Analyst Patrick Moorhead den "AMD-Support" der neuen Fertigungstechnologie zugesichert hat.

GlobalFoundries 12nm-Fertigung Ankündigung & Spezifikationen

Aus unserem Forum kommt der dankenswerte Hinweis auf einige seitens BenchLife schon letztes Jahr geleakte Intel-Unterlagen zu Coffee Lake, welche interessanterweise schon genauere Angaben zu den einzelnen Dies von Coffee Lake samt sogar deren Chipfläche mit sich bringen. Zusammen mit neueren Informationen über Grafiklösung und Cache-Größen von Coffee Lake kann man daraus schon ein ziemlich genaues Bild zu dem aufzeigen, wie sich Coffee Lake auf Seiten der reinen Chip-Grundlage darstellen wird – allein die Transistorenmengen zu den einzelnen Dies fehlen derzeit noch. Dabei wird Coffee Lake mit drei verschiedenen Dies antreten: 4C+GT2, 4C+GT3 und 6C+GT2. Kleinere Prozessoren der Zweikern-Kategorie dürften dann entweder aus dem Kaby-Lake-Refresh oder von Cannon Lake entstammen.

Grafikchip-Entwickler nVidia hat auf seiner Webseite ein Whitepaper mit einer Forschungsarbeit öffentlich gemacht, welche sich dem Ansatz der MultiChip-basierten Grafikchips widmet. Das grundsätzliche Thema von mehreren zusammenarbeitenden Grafikchips geistert eigentlich fast seit Anbeginn der 3D-Zeiten durch die Gegend, immerhin hatte 3dfx seinerzeit schon bei der Voodoo2 eine funktionierende MultiChip-Lösung mittels des SLi-Ansatzes (Zusammenschaltung zweier Grafikkarten) zu bieten. Über die Jahre hinweg gab es allerdings immer auch wieder Gerüchte, eine solche Zusammenschaltung auf Chip-Ebene selbst erledigen zu wollen – meistens aus der Überlegung heraus, das sich mehrere kleine Grafikchips einfach günstiger als ein großer Grafikchip herstellen lassen. Bis auf wenige Grafikkarten, bei welcher gewöhnliches SLI/CrossFire allerdings schlicht nur auf einem einzelnen Grafikboard realisiert wurden, hat sich diesbezüglich aber nie etwas materialisiert. Insbesondere der zuletzt arg zurückgehende Support von SLI & CrossFire durch die Spieleentwickler machte es zudem unwahrscheinlich, das noch viel in diese Richtung hin passiert.

nVidia MCM-Grafikchip (1)

nVidia MCM-Grafikchip (2)

Die ComputerBase bringt weitere Präsentationsfolien und Ausführungen von Intels "Technology and Manufacturing Day". Interessant insbesondere die Ausführungen zum "Heterogeneous" Chip-Design und den damit einhergehenden MultiChip-Modulen. Unter einem "Heterogeneous" Chip-Design versteht Intel dabei einen Chip, welcher unter der Haube aus mehreren Dies auf demselben Trägermaterial zusammengesetzt ist (gibt es natürlich schon des längerem), dessen Einzelchips allerdings unterschiedlichen Fertigungsverfahren entstammen. Intel hat hierfür ein (hypothetisches) Beispiel kreiert, wo ein Prozessor aus immerhin 5 Einzel-Dies besteht, wovon nur CPU- und GPU-Teil in 10nm hergestellt sind, der I/O- und der Comm-Part dann in 14nm und "andere" Chipteile dann sogar nur in 22nm. Pro Forma ist ein solches System komplizierter und damit fehleranfälliger – allerdings kann Intel somit größere Teile des insgesamten Prozessors in "alten" Fertigungsverfahren und damit entsprechend viel günstiger herstellen.

Der japanische PC Watch (maschinelle Übersetzung ins Deutsche) bringt umfangreiche Informationen zu Samsungs 10nm-Prozeß – welche auch im Gegensatz zur früheren Berichterstattung Details zur verbesserten 10LPP-Fertigung hergeben. Jene wird nochmals 10% mehr Taktrate oder 10% niedrigeren Stromverbrauch gegenüber der initialen 10LPE-Fertigung ermöglichen, ansonsten wurden keine größeren Verbesserungen genannt. Daneben wurden die früheren Samsung-Angaben zur 10LPE-Fertigung präzisiert – jene wurden bisher leider in den Vergleich zu 14LPE gesetzt, was natürlich weniger zielführend ist. Wir haben daher nachfolgend die offiziellen Samsung-Angaben auf den Vergleich zu 14LPE umgerechnet – womit klarer wird, das Samsung erst mit seiner verbesserten 10LPP-Fertigung jenen Fortschritt erreichen will, welchen TSMC für seine 10nm-Fertigung verspricht:

Samsung vermeldet den Start der eigenen 10nm-Massenfertigung – natürlich erst einmal für kleinere SoCs im "10LPE" (10nm Low Power Early) Verfahren und dann auch erst anlaufend, sprich noch für einige Monate ohne kaufbare Produkte. Damit sollte Samsung am Ende terminlich ähnlich zu TSMC herauskommen, wo der Start der 10nm-Massenfertigung genauso für das Jahresende 2016 avisiert wurde. Erste kaufbare 10nm-Produkte dürfte es bei beiden Chipfertigern im Frühjahr 2017 geben, bei Samsung dann die für das hauseigene Galaxy S8 Smartphone verwendeten SoCs und bei TSMC die nächsten Smartphone-SoCs für Mediatek und Apple. Interessant an Samsungs 10LPE-Fertigung (eine bei Taktraten & Stromverbrauch leicht verbesserte 10LPP-Fertigung wird nachfolgen) ist der vergleichsweise mittlere Gewinn bei der Packdichte, welcher nur auf -30% zu Samsungs 14nm-Fertigung lautet.

Die EETimes berichten recht detailliert über die kommenden 10nm- & 7nm-Fertigungsverfahren von TSMC: Die 10nm-Fertigung wird TSMC zum Jahresende 2016 in die Massenfertigung überführen, bei der 7nm-Fertigung will man schon im ersten Quartal 2017 die Riskfertigung starten. Von letzterer dauert es natürlich noch lange bis zur Massenfertigung, auch lohnt sich die Riskfertigung heutzutage bei technisch grenzwertigen Chips wie großen Grafikchips oder aber bei in Millionenstückzahlen benötigen Smartphone-SoCs überhaupt nicht mehr für reguläre Chipprojekte. Kaufbare Produkte sind also jeweils erst deutlich später zu erwarten – bei Grafikchips dann zudem immer noch grob ein dreiviertel Jahr später als bei ersten Smartphone-SoCs. Erste 10nm-Grafikchips von TSMC sind also kaum vor Anfang 2018 zu erwarten (wahrscheinlich der Volta-Chip GV100), erste 7nm-Grafikchips von TSMC nicht vor dem Sommer 2019 (möglicherweise AMDs Navi-Serie).