Компания TSMC сейчас занята производством чипов Apple A14 Bionic, которые базируются на 5 нм техпроцессе. Но компания уже раскрыла планы по внедрению и массовому производству 3 нм техпроцесса.

По отчётам из Китая, к 2023 году 3-нанометровые «вафли» будут производится в количестве 100 000 штук в месяц. Для этого TSMC увеличит свои производственные мощности на 55 000 «вафель» во второй половине 2020 года.

Ранее стало известно, что пробные 3 нм чипы будут производится с 2021 года, а к 2022 году уйдут в массовое производство. Благодаря 3 нм техпроцессу плотность транзисторов увеличится на 15 процентов, а мощность вырастет на 10-15 процентов, а энергоэффективность улучшится на 20-25 процентов.

3-нанометровые чипы будут использованы скорее всего в Apple A16, которые появятся в устройствах компании уже в 2022 года. С другой стороны Samsung тоже занимается внедрением 3 нм техпроцесса и планирует массовое производство в ближайшие пару лет.

Компания Qualcomm на данный момент занимается созданием Snapdragon 875, который будет построен на 5 нм техпроцессе. Этот чип представят в конце года.

Но бренд готовит ещё один процессор в 7 серии, который будет построен на 6 нм техпроцессе. Новый чип получит название Snapdragon 775G, который станет новым поколением процессора Snapdragon 765G, который установлен в OnePlus Nord и судя по всему будет стоять в Pixel 5.

По отчётам новый чип будет на 40 процентов мощнее и предложит на 50 процентов лучшую графику в сравнении с прошлым поколением. ТАкже он будет поддерживать 120-герцовые дисплеи, до 12 ГБ оперативной памяти LPDDR5 и UFS 2.1 накопители до 256 ГБ.

Также как и флагманский 875 процессор, он будет производится с использованием технологии экструмальной ультрафиолетовой литографии.

Судя по всему производством будет заниматься Samsung, поскольку TSMC зарезервирован под производство чипа A14 Bionic для Apple. Новый чип Qualcomm будет на четверть меньше и при этом на 20 процентов более энергоэффективный в сравнении с 7 нм SoC.

Процессоры. Казалось бы что интересного с ними происходит? Транзисторы стали меньше, и их плотнее упаковали — вот тебе и новое поколение с приростом производительности процентов в пять. Так?

Совсем не так! В этом году Intel представил новое одиннадцатое поколение процессоров под кодовым именем Tiger Lake. Ну вы слышали…

И в них действительно есть на что посмотреть:

• Нам показали новую технологию транзисторов SuperFin
• Новую архитектуру ядра Willow Cove
• Новую мощнейшую мобильную графику Iris Xe
• А также Intel представили своего рода Нексусы в мире ноутбуков в лице платформы Intel Evo.

Но самое интересное: обновление настолько серьезное, что компания в рамках него разработала даже новую платформу, которая называется Intel EVO. Сегодня мы разберемся в новой архитектуре процессоров, посмотрим как это влияет на ноутбуки будущего. И сделаем это на первом таком устройстве.

Новые транзисторы

Начнём с транзисторов. Помимо нанометров, то есть размеров и плотности транзисторов, на производительность процессора сильно влияет форма транзистора.

С 2012 года миром правили FinFet транзисторы. В отличие от плоских планарных транзисторов, в FinFet канал поднят над поверхностью чипа, как акулий плавник, собственно Fin — по-английски, “плавник”.

Внедрение технологии FinFet в своё время, по сути, спасло закон Мура, и позволило дальше уменьшать техпроцесс. Первые освоили FinFet Intel, а потом подтянулись TSMC, Samsung и другие. И сейчас все процессоры используют FinFet.

И вот в Tiger Lake Intel переходит на новую технологию под названием новую технологию SuperFin. Что это такое?

SuperFin — это FinFet в котором улучшили и переработали всё, что только можно.

Остановимся на 3 улучшениях:

1. На контактах подходящих к транзистору, то есть истоке и стоке улучшили изоляцию благодаря наращиванию кристаллических структур. Эта штука называется эпитаксиальным ростом. Это позволило увеличить напряжение и снизить сопротивление, а значит больше тока может свободно течь по каналу.
2. Затвор транзистора стал более мобильным, то есть стал срабатывать быстрее, что полезно для наращивания ГГц.
3. Проработали всю остальную структуру, сопротивление в слоях металлизации уменьшили на 30%. А благодаря использованию инновационных материалов в конденсаторах , получилось увеличить их емкость в пять раз.

Вот финальный перевод из пресс-релиза относительно улучшений в транзисторе:

• Усовершенствованный процесс эпитаксиального выращивания структур истока и стока обеспечивает меньшую плотность кристаллической решетки, что, в свою очередь, позволяет снизить сопротивление канала транзистора и увеличить ток.
• Улучшенный процесс изготовления затвора обеспечивает большую подвижность в канале, что дает возможность носителям заряда перемещаться быстрее.
• Увеличенный технологический шаг затвора позволяет увеличить ток, что особенно важно для функциональных устройств, требующих пиковой производительности.
• Использование оригинального тонкого защитного слоя позволяет уменьшить сопротивление межслойных соединений на 30% и тем самым повысить производительность линий связи.
• Увеличенная в пять раз емкость конденсатора при том же размере, что и у конкурентов, приводит к снижению паразитного эффекта уменьшения напряжения источника питания и, как следствие, — к значительному повышению производительности готового продукта. Данная возможность стала доступной благодаря использованию нового типа диэлектрических материалов «Hi-K», которые упаковываются в ультратонкие слои толщиной всего в несколько ангстрем и формируют непрерывную структуру «супер-решетка» (super lattice). С этой передовой технологией Intel значительно превосходит текущие возможности других производителей.

В итоге у Intel получилось сделать «крупнейшее улучшение в рамках одного техпроцесса за всю историю компании»:

• производительность выросла на рекордные 15-20%
• предельная тактовая поднялась примерно 1 ГГц по сравнению с прошлым поколением. Вау.

Всё это позволило ядрам на новой архитектуре Willow Cove значительно улучшить энергоэффективность, и приблизиться к тактовой частоте в 4,8 ГГц.

Также в архитектуру ядра встроили новую систему защиты от атак Control Flow Enforcement, что радует.

Огорчает только, что пока Tiger Lake — это только мобильные процессоры с 4 ядрами максимум, как и Ice Lake.

Графика

Особый упор в Intel сделали на новую графику Iris Xe. Неудивительно, графическое ядро занимает больше трети от площади всего кристалла и содержит до 96 исполнительных блоков, по сравнению 64 блоками в прошлом поколении.

Производительность графики выросла в 2 раза, и сравнялась с дискретной Nvidia MX350. 

Но главное по графике новые Intel доминировали над Ryzen 4800U, что нам многократно продемонстрировали во время презентации.

 

 

Помимо увеличенyjй сырой мощности графика обрасла кучей фишек. Появилось аппаратное декодирование кодека AV1 воспроизведение 8K-видео с частотой 60 кадров в секунду.

К ноутбуку на новых процессорах Intel с графикой Iris Xe можно будет подрубить сразу 4 монитора -с разрешением до 4К каждый). Также добавили поддержку HDR10 и Dolby Vision и появилась поддержка Adaptive Sync и мониторов до 360 Гц.

Короче, с новой встроенной графикой можно будет спокойно поиграть в Full HD в большинство современных тайтлов и воспроизвести даже самое тяжелое видео.

Также процессор сильно прокачался в задачах Искусственного Интеллекта и всё больше появляется программ, которые его используют непосредственно на нашем ПК.

Но самое интересное, что шаг в развитии процессоров стал настолько серьезным, что Intel запустил на их основе платформу EVO. Что это такое?

Платформа Intel EVO

С момента появления Android существовала проблема — нет идеального эталонного андройда. Поэтому Google начал делать Nexus — эталонные Android-смартфоны, вроде бы от Google, но под другими брендами.

Возможно вы не в курсе, но много лет Intel занимается примерно тем же самым. Они выпускают референсные платформы, то есть буквально делают дизайны материнских плат и разрабатывают стандарты, тем самым помогая различным производителям выпускать достойные ноутбуки.

Например понятие “Ультрабук” — изначально был торговой маркой и одновременно платформой Intel. Правда позже платформа стала просто именем нарицательным, для тонких бизнес-ноутбуков. А до ультрабуков была платформа Centrino.

Так вот в прошлом году они анонсировали “проект Athena”, в котором требования для ультрабуков обновили и ужесточили. А сейчас эту программу прокачали и создали отдельную торговую марку для платформы — Intel EVO.

Суть программы в том, что все ноутбуки выходящие под брендом EVO должны будут проверяться Intel на соответствие строгим требованиям. И они очень интересные. Например, обязательна поддержка:

• Intel Iris Xe graphics;
• Intel Wi-Fi 6 (Gig+);
• Thunderbolt 4;

Важно, что не всё одиннадцатое поколение Intel — это EVO, но всё ноуты Intel EVO на 11-м поколении процессоров.

Продолжаем список обязательных требований:

• Bluetooth 5.0 и выше;
• Быстрый SSD на 256 ГБ минимум;
• Память обязательно должна работать в двухканальном режиме (естественное правило для десктопов, но так ли много вы видели ноутбуков, где установленно две плашки памяти?)
• Должен быть качественный дисплей с полным охватом sRGB и заводской калибровкой;
• С минимальными рамками вокруг экрана;
• Качественные микрофоны, как минимум два, с определённым уровнем шума;
• Хорошие колонки;
• И так далее…

Но самое прикольное, что проверяются не только характеристики ноутбука, но и пользовательские качества.

Обязательным требованием, например, является время жизни на одном заряде аккумулятора — минимум 9 часов в типичном сценарии использования. Также должна поддерживаться быстрая зарядка, а ноутбук должен просыпаться меньше чем за 1 секунду. А ещё требуется быстрое закрытие приложений. Intel выбрал окло 25 популярных программ, и проверяет всё это на них. Ну и естественно, всё это будет работать на Intel Tiger Lake.

ASUS на Intel EVO

Короче, Evo — это такая гарантия качества от Intel.

Нам повезло и нам прислали один из будущих ноутбуков из линейки EVO. Это ASUS Zenbook Flip S — первый верифицированный ноутбук ASUS на платформе Intel Evo.

Начнем с того, что тут 4K OLED дисплей диагональю 13,3 дюйма с расширенным цветовым охватом и очень узкими рамками. Во-вторых, это трансформер и дисплей тут сенсорный.

Ноутбук очень компактный и легкий, весит всего 1,2 кг, а от батарейки он живет колоссальные 15 часов!

При этом я запустил на нём несколько тайтлов и ноутбук без проблем выдал играбельный фреймрейт. Поэтому первые впечатления от новых процессоров и Tiger Lake, и платформы Evo крайне положительные. Ждем, когда девайсы появятся на полках и будем их тестировать.

 

Прошла сентябрьская презентация Apple и по сути что нам показали?

• Двое новых часов, одни с измерением кислорода в крови, другие без — SE, бюджетные.
• Две подписки, одна на VHS тренировки за 10 баксов, другая вообще на всё за Apple One, и с приятными ценами в России 365 p.
• Два iPad: один старый со старым процессором. И один урезанный iPad Pro без Face ID и 120 Гц дисплея с новым процессором.
• Хм… ну еще ремешки были цветные красивые для часов. Ну я то их куплю конечно, но вам то они зачем?

Да, это презентация оказалась не самой впечатляющей. Можно конечно отметить качество картинки. Нам действительно не показали инновационных девайсов.

Но! Тем не менее, во время презентации всё-таки прозвучал один настолько потрясающий анонс. Правда есть ощущение, что его вообще никто не заметил.

https://youtu.be/vZsQH-Q5nL8

Главным устройством презентации безусловно был обновленный iPad Air. Это такой iPad для тех, для кого Pro совсем избыточный вариант, но хочется и дизайн современный и перо чтобы удобно заряжалось. Ну вы помните старое перо, да?

Я уверен, многие в первую очередь обратили внимание на шикарную расцветку новых айпадов. Но всё-таки самым интересным в iPad был новый процессор A14 Bionic, который мы ожидали впервые увидеть в iPhone 12, но нет, первым увидели в iPad Air.

Как обычно Apple не раскрыли подробные характеристики, а только похвастались большими цифрами.

Но даже то, что они нам рассказали очень интересно. Поэтому давайте разберемся в некоторых странных моментах.

Мы знаем что предыдущий процессор A13 Bionic сделан по техпроцессу N7P TSMC. Площадь кристалла у него 98,5 мм², на нём уместилось 8,5 млрд. транзисторов.

В свою очередь, переход на новый техпроцесс 5 нм — высвобождает огромное количество места. так как можно увеличить логическую плотность на 80%.

Но как Apple распорядилась этой возможностью? Давайте посчитаем. 5-нм техпроцесс TSMC позволяет разместить приблизительно 15 миллиардов транзисторов на чипе 100 мм².

Это значит, что при сохранении, той же площади кристалла в A14 могло бы поместиться приблизительно 14,8 млрд. транзисторов.

Но Apple нам заявили только об 11.8 млрд. Куда делись остальные 3 млрд?

Есть несколько вариантов.

Первый. Apple решили сэкономить. При такой плотности транзисторов, Apple может разместить 11.8 млрд. на площади примерно равной 78,6 мм².
При таком раскладе, A14 Bionic может стать одним из самых компактных чипов Apple со времен iPhone 4S.

А это безумно выгодно! Чем меньше площадь чипа, тем больше кристаллов помещается на одной пластине, тем меньше брака и тем выше урожайность.

А значит можно вести агрессивную ценовую политику либо просто получать сверхприбыли. Но верится в такой варинт слабо и вот почему.

Один лишь переход на 5 нм позволяет сделать процессор либо на 15% энергоэффективнее либо мощнее.

Но Apple говорит нам о приросте производительности CPU на 40%! Это очень много!

Такой невероятный рост производительности должен быть чем-то обеспечен. Конечно, можно доработать микроархитектуру ядра, но этого мало. Ещё явно нужно:

• поднять тактовую частоту
• серьезно увеличить объем кэш-памяти
• добавить побольше ядер
• пошаманить с ускорением при помощи машинного обучения.

И я безусловно уверен, что Apple всё это сделали. По крайней мере количество ядер точно подросло с 4 до 6 и тактовая частота тоже.

И вот тут я хочу обратить внимание на такую вещь.

Самый большой прирост производительности в новой системе на кристалле получил нейронный движок. По сравнению с прошлым процессором, количество ядер выросло в 2 раза — с 8 до 16, а количество операций выросло до 11 триллионов в секунду. Что тоже в 2 раза больше.

А если учесть, какой огромный нейронный движок был в A13, теперь он должен занимать пропорционально просто огромное пространство.

Напомню, что по сравнению с A12, в A13 нейронный движок стал быстрее только на 20%.

Так почему же Apple не потратили транзисторный бюджет на что-то более полезное? Например, графический процессор как был 4-х ядерный, так и остался.

Конспирология

Вариантов зачем понадобилось так прокачивать ИИ можете быть масса. Но мне нравится верить в такую конспирологию.

Этим летом мы делали материал про утечку информации об AR-очках Apple Glass. Для тех кто пропустил напомню.

Главная фишка этого устройства в том, что в самих очках не будет мощного процессора все сложные вычисления будут происходить на девайсе-компаньоне, то есть на iPhone. А Apple Glass, по сути, будут просто принимать отрендеренную картинку.

И вот в эту концепцию новый Bionic уж очень спокойно ложиться.

Во-первых, чтобы очки нормально работали они постоянно должны распознавать массу образов. А это задачка как раз для нейронного процессора.

Во-вторых, дополнительные 2 ядра центрального процессора для iPhone нафиг не нужны. Потому как в iOS многозадачность всё равно урезанная и iPhone даже на двух мощных ядрах будет летать как миленький. А вот если iPhone еще постоянно придётся выполнять работу не только за себя на и за AR-очки, то два дополнительных ядра придутся как раз кстати.

Да это всё просто догадки, и шансов ошибиться гораздо больше чем угадать. Тем нем менее с учетом огромного набора утечек, которые мы озвучили в ролике про Apple Glass, теория выглядит очень даже стройно.

В любом случаем Apple нам еще много чего не показала. До конца года мы ждём кучу громких анонсов:

• Сразу четыре новых iPhone
• Наушники AirPods Studio
  Метки AirTags
• Первый MacBook на Apple Silicone
• Ну и конечно очки дополненной реальности Apple Glass

Следующая презентация Apple будет наверняка в октябре. Ждём дату и саму презентацию!

Шутка про невидимую руку капитализма может войти в моду. Можно сказать, что у NVIDIA теперь появилась рука, ведь сегодня компания объявила о приобретении Arm за 40 миллиардов долларов.

Основная идея покупки заключается в развитии экосистемных решений с искусственным интеллектом. При этом Arm останется работать в Кембридже, где создаст центр исследования и обучения ИИ, а заодно создаст суперкомпьютер на базе решений обоих компаний.

При этом NVIDIA будет сохранять нейтралитет, а Arm продолжит модель лицензирования процессоров.

Важно заметить, что совместная деятельность компаний будет направлена в первую очередь не на B2C-сегмент, а на B2D, ведь в планах NVIDIA создание мощных дата-центров для клиентов, которые будут сочетать в себе решения и идеи NVIDIA и Arm.

В рамках продажи бывший владелец Arm — японский Softbank получит 21,5 миллиард долларов в виде акций NVIDIA, а также 12 миллиардов кэшем, включая 2 миллиарда подписного бонуса. Полная сделка займёт 18 месяцев в случае ее принятия со стороны Великобритании, Китая, Европейского Союза и США.

Продолжаются анонсы в рамках IFA 2020, к которым неожиданно присоединились Intel. Сегодня компания представила новый логотип, а заодно процессоры Intel Core 11-го поколения, на основе которых будет выпущено полторы сотни ноутбуков. Также было анонсировано 20 дизайнов, верифицированных в рамках платформы и нового бренда Intel Evo.

Intel Core 11-го поколения с графикой Intel Iris X (Tiger Lake) — лучшие процессоры для тонких и лёгких ноутбуков. Цель Intel была в создании устройств с высокой производительностью, способных решать различные реальные задачи от учёбы и игры, до работы и производства контента.

До конца года бренды Acer, ASUS, Dell, Dynabook, HP, Lenovo, LG, MSI, Razer, Samsung и другие представят десятки мобильных ПК на базе нового поколения процессоров. На самом деле уже начали представлять: ASUS и Lenovo уже прислали пресс-релизы.

Новые CPU получили x86-архитектуру Willow Cove. Чипы используют 10-нанометровую технологию SuperFin и поддерживают работу с оперативной памятью стандарта LPDDR4X-4266/DDR4-3200. Кстати, встроенная графическая карта может выводить изображение в разрешении до 8K со скоростью 60 FPS.

Следует отметить, что Intel несколько раз сравнивал свой новый процессор с интегрированной графикой Iris X с прошлогодним Intel Core 10 поколение и дискретной мобильной графикой GeForce MX350, а заодно с чипом AMD Ryzen 7 4800U с интегрированной Radeon Vega 8. Во многих современных играх в Full HD разрешении новый процессор и графический чип показывают себя лучше. Так что ждёт ответа от AMD или реальных тестов. Сам факт прямого сравнения с конкурентом как бы намекает…

Также компания представила новый бренд Intel Evo для ноутбуков, которые соответствуют ключевым показателям и второй редакции спецификаций программы инноваций Project Athena. Таких устройств планируется порядка двух десятков.

Среди ключевых спецификаций второй редакции Project Athena:

• равномерная отзывчивость при работе от аккумулятора;
• выход из режима сна менее, чем за 1 секунду;
• 9 или более часов автономной работы систем с дисплеями Full HD в реальных условиях;
• до 4 часов работы систем с дисплеями FHD после менее чем 30 минут быстрой зарядки.

Также ноутбуки с наклейкой Intel Evo должны быть оснащены модулем Wi-Fi 6, а также портами подключения Thunderbolt 4.

 

Как создаются современные процессоры? Насколько это сложный и интересный процесс и почему так важна некая Экстремальная УФ-литография? В этот раз мы копнули действительно глубоко и готовы рассказать вам об этой магии технологий. Располагайтесь поудобнее, будет интересно.

Вот вам затравочка — 30-килоВаттный лазер в вакууме стреляет по капле олова и превращает ее в плазму — скажете фантастика?

А мы разберемся как это работает и расскажем об одной компании из Европы, которая стоит тенью за всеми гигантами Apple, AMD, Intel, Qualcomm, Samsung и другими и без нее никаких новых процессоров бы и не было. И нет это, к сожалению не Чебоксарский завод электроники.

Чтобы понять процесс экстремальной ультрафиолетовой литографии — нам надо для начала понять, что вообще такое фотолитография. Сам процесс по своей сути очень похож на то как печатаются фотографии с с пленочных негативов на фотобумагу! Не верите — сейчас все объясним.

Фотолитография

Начнем с простого примера — возьмем прозрачное стекло и нанесем на него какой-то геометрический рисунок, оставив при этом какие-то участки без краски. По сути, сделаем трафарет. Приложим этот кусок стекла к фонарику и включим его. Мы получим ровно тот же рисунок в виде тени, который мы нанесли на кусок стекла.

В производстве процессоров этот кусок стекла с рисунком называется маска. Маска позволяет получить на поверхности любого материала “засвеченные и незасвеченные” участки любой плоской формы.

Хорошо — рисунок на поверхности мы получили, но это всего лишь тень. Теперь надо как-то его там сохранить. Для этого на поверхность кремниевой пластины наносится специальный светочувствительный слой, который называют Фоторезистом. Для простоты мы не будем тут говорить о позитивных и негативных фоторезистах, почему они так реагируют, все-таки мы не на уроке Физической химии. Просто скажем, что это такое вещество, которое меняет свои свойства, когда на него попадает свет на определенной частоте, то есть на определенной длине волны. 

Опять же как и на фотопленке или фотобумаге — специальные слои материалов реагируют на свет!

После того как нужные нам участки на кремнии мы засветили, именно их мы можем убрать, оставив при этом на месте остальные, то есть незасвеченные участки. В итоге мы получили тот рисунок, который и хотели. Это и есть фотолитография!

Конечно, кроме фотолитографии в производстве процессоров участвуют и другие процессы, такие как травление и осаждение, фактически комбинацией этих процессов вместе с фотолитографией транзисторы как-бы печатаются слой за слоем на кремнии.

Технология не новая, почти все процессоры начиная с 1960-х производятся при помощи фотолитографии. Именна эта технология открыла мир полевых транзисторов и путь ко всей современной микроэлектронике.

Но по-настоящему большой скачок в этой области произошел только недавно! С переходом на EUV. И всё из-за длинный волны 13.5 нм. Не переживайте, сейчас объясню!

Длина волны на которой светит наш “фонарик” — это невероятно важный параметр. Именно она и определяет насколько маленьким вы можете получить элементы на кристалле.

Правило максимально простое: Меньше длина волны — больше разрешение, и меньше техпроцесс!

Обратите внимание на картинку. Абсолютно все процессоры начиная с начала 90-х до 2019 года производились с использованием процесса Глубокой УФ-литографии, или DUV литографии. Это то, что было до Экстремальной.

Он основывался на использовании фторид-аргонового лазера, который испускает свет с длиной волны в 193 нанометра. Этот свет лежит в области глубокого ультрафиолета — отсюда и название.

Он проходит через систему линз, маску и попадает на наш кристалл покрытый фоторезистом, создавая необходимый рисунок.

 

Но у этой технологии тоже были свои ограничения, завязанные на фундаментальных законах физики.

Какой же минимальный техпроцесс возможен? Смотрим на формулу (только не пугайтесь):

Здесь Лямбда — это и есть наша длина волны, а CD — это critical dimension, то есть минимальный размер получаемой структуры. То есть с использованием “старой” DUV литографии нельзя получить структуры не меньше примерно 50 нм. Но как же это так спросите вы? Ведь производители отлично делали и 14 и 10 нм, а кто-то даже и 7 нм с использованием DUV литографии.

Они пошли на хитрости. Вместо одного засвета через одну единую маску, они стали использовать несколько масок, с разными рисунками, которые дополняют друг-друга. Это процесс получил название множественное экспонирование. Назовем это принципом слоеного пирога!

Да — производители обошли прямые физические ограничения, но физику не обманули!

Появилась серьезная проблема: эти дополнительные шаги сделали производство каждого чипа гораздо дороже, из-за них увеличивается количества брака, есть и другие проблемы.

То есть в теории можно продолжить работать со старой технологией и путем игры с масками и экспонированием (двойная, тройная, четверная экспозиция) уменьшать размеры и дальше, но это сделает процы золотыми. Ведь с каждым слоем процент брака возрастает все выше, а ошибка накапливается!

То есть можно сказать, что DUV — это тупик! Что делать дальше, как уменьшать?

И тут на помощь приходит великая и ужасная технология Экстремальной УФ-литографии, или EUV-литографии!

Посмотрите на фото — оно прекрасно демонстрирует различие двух технологий. Обе получены с использованием 7-нанометрового техпроцесса, но та что слева получена с использованием DUV-литографии и с теми самыми хитростями о которых мы говорили — тройное экспонирование, то есть с поэтапным использованием 3 разных масок. Справа же — технология EUV литографии на 13.5 нанометрах, с использованием одной единственной маски — разница очевидна — границы гораздо четче, лучший контроль геометрии, ну и сам процесс намного быстрее, меньше процент брака, то есть в конце концов дешевле. Вот она дорога в светлое будущее, почему бы сразу так не делать, в чем проблема?

Как работает EUV-литография

Все дело в том, что хоть EUV это та же литография, внутри в деталях все гораздо сложнее и тут ученые и инженеры столкнулись с новыми проблемами!

Сама технология экстремальной УФ-литографии начала разрабатываться в самом начале 2000 гдов. В ней используется источник, который излучает свет с длинной волны в 13.5 нанометров — то есть на нижней границе УФ-спектра, близко к рентгену!

В теории этим способом можно создавать структуры уже критических размеров — настолько маленьких, что еще чуть-чуть и на них перестанут действовать законы обычной физики. То есть после 5 нм мы попадаем в квантовой мир!

 

Но даже эта проблема на данный момент решена. Есть источник — возьми, да и делай себе сколь угодно маленькие процессоры.

Все совсем не так просто!

Проблема таких коротких длин волн в том, что они поглощаются почти всеми материалами, поэтому обычные линзы что были раньше уже не подходят. Что делать?

Для управления таким светом было принято решение создать специальные отражающие зеркальные линзы. И эти линзы должны быть гладкими! Очень гладкими!!! Практически идеально гладкими!

Вот вом аналогия — растянем линзу до размеров, скажем, Германии, так вот ее площадь должна быть такой гладкой, что ничего не должно выпирать больше чем на 1 миллиметр. Этот параметр называется шероховатостью линзы и у нужной нам он должен быть меньше 0.5 нанометра. Это уже близко к размерам АТОМА! Кто же смодет подковать блоху?

Конечно, Zeiss — только они на это способны! Да — та самая компаиня Zeiss, чьи линзы стоят на моем фотике, были в Nokia или во флагманах Sony Xperia.

Одна проблема решена — линзы есть!

Есть и вторая — этот свет рассеивается даже в простом воздухе. Поэтому для того чтобы процесс прошел нормально его надо проводить в вакууме!

Про частички пыли и грязи я вообще молчу — понятно что их там вообще не должно быть. Чистые комнаты на таком производстве на порядки чище, чем операционные в больницах! Люди буквально ходят в скафандрах. Любая, даже самая маленькая частичка грязи кожи воздуха может испортить и маску и зеркала!

А что же с источником? Просто поставили специальный лазер на более короткую длину волны и все? Проблема в том, что ни лампочек, ни лазеров, ни каких-либо других нормальных источников света, которые излучают на такой длине волны просто не существует в природе.

И как же тогда получают нужное излучение? Элементарно, Ватсон — нам нужна плазма.

Надо нагреть оловянный пар до температур в 100 раз больших, чем температура поверхности солнца! Всего-то! И за этим стоит почти 2 десятилетия разработок.

В установке для производства процессоров по EUV-литографии, о которой мы поговорим отдельно установлен специальный углекислотный лазер, который опять же может производиться в тандеме всего двух компаний в мире — немецкой фирмой Trumpf и американской Cymer. Этот монстр мощностью в 30 киловатт стреляет по 2 импульса с частотой 50 килогерц.

Лазер попадает в капли олова, первый выстрел фактически плющит и превращает каплю в блин, которая становится легкой мишенью для второго залпа, который ее поджигает. И происходит это 50 тысяч раз в секунду! А образовавшаяся плазма и излучает этот свет в экстремальном УФ спектре.

 

И естественно, это только самая база, но мы попробовали нарисовать вам картину того насколько это сложный и крутой процесс.

Компания, стоящая за производством всех процессоров

О технологии рассказали, значит ее кто-то придумал и реализовал,но ее разработка оказалась настолько дорогой, что даже крупные гиганты и воротилы не способны потянуть такие бюджеты!

В итоге, чтобы это стало реальностью всем пришлось скинуться — Intel в 2012 году, а TSMC и Samsung где-то в 2015 году приняли участие в общем проекте. Суммарные инвестиции составили, по разным оценкам от 14 до 21 млрд долларов! Из которых почти 10 млрд были вложены в одну единственную нидерландскую компанию ASML. Именно она и стоит за всем производством процессоров в мире по методу EUV-литографии! Вау! Что за ASML и почему мы о ней ничего не слышали? Компания из Нидерландов — что за темная лошадка?

Все дело в том, что ASML создали тот самый инструмент без которого Apple, Самсунг и Intel с AMD фактически как без рук! Речь идёт об установке стоимостью более 120 миллионов долларов. Она огромная, 180-тонная, потребляет почти 1 мегаватт электроэнергии, и ей нужно почти 1.5 тонны воды в минуту для охлаждения! Но даже при такой цене очереди на них стоят годами ведь в год этих машин производится несколько десятков штук.

Тут же стоит упомянуть немалый вклад российских умов. Например, один из создателей этой технологии — Банин Вадим Евгеньевич, сейчас директор по разработке в ASML. Также в компании работают и другие наши соотечественники!

Мы выяснили, что эта компания делает одни из самых технологичных девайсов, в котором собраны все знания человечества и на них производят процессоры все IT-гиганты сразу!

Но не только ASML стоит за спиной нам известных IT-гигантов. Их установки состоят из более чем 100 тысяч деталей, которые производятся более чем тысячей компаний по всему миру. Все эти компании связаны друг с другом!

Будущее

Но что же будет дальше! Вы что — думали, что мы оставим вас оставим в дне сегодняшнем? Нет — мы подглядели в будущее! Мы раздобыли информацию что будет после пяти или даже двух нм!

Во-первых, прямо сейчас, пока вы смотрите это видео TSMC уже штампует новые процессоры для HUAWEI, Apple и Samsung с использованием EUV-литографии, но не на 7 нм, как было с Apple A13 и Kirin 990, а на 5 нм техпроцессе! И этому есть множества потверждений! И о них мы услышим уже этой осенью. Как вам такое — A14 Bionic будет 5нм! Так же ждем новые Exynos на 5нм и процессоры Google, о которых мы рассказывали отдельно! Qualcomm наверняка тоже подтянется за ними, но тут мы не располагаем данными!

А во-вторых, и это вообще взрывает мозг, ASML уже заканчивает разработку установок, которые позволят производить процессоры на 2 нанометровом техпроцессе и даже меньше всего через 4-5 лет!

Для этого ребята из нидерландской компании совместно с немецкой Zeiss разработали новые зеркальные линзы, с высокими значениями апертуры. Это анаморфная оптика — она и многое другое позволит увеличить разрешающую способность.

Сам процесс по сути тот же EUV, но с приставкой High-NA EUV. А сами агрегаты буду занимать еще большие размеры, посмотрите вот так для них делают оптику!

Этот год тяжелый для всех, но в тоже время — посмотрите какими шагами начинают развиваться технологии, все шире и шире. Нас ждут новые процессоры с мощностями, которые нам и не снились.

Кроме этого развиваются совершенно новые типы процессоров такие как NPU — для нейровычислений.

Китайское правительство в данный момент поддерживает два проекта, занимающихся производством процессоров. На днях стало известно о том, что туда нанято более 100 инженеров и менеджеров, которые ранее работале на TSMC (Taiwan Semiconductor Manufacturing Company) — крупнейшего производителя микропроцессоров.

Согласно Nikkei Asia Review наём таких сотрудников поможет быстрее достичь Пекину своих целей — создания а родном рынке крупного производителия чипов. Подобное развитие поможет уменьшить зависимость от внешних поставщиков. Речь идёт о поддержке двух компаний Quanxin Integrated Circuit Manufacturing (QXIC) и Wuhan Hongxin Semiconductor Manufacturing Co (HSMC). Последний располагается в городе Ухань, печально известному по событиям конца 2019 года. Иронично…

Каждая из компания получила в своё распоряжение больше 50 бывших сотрудников TSMC. При этом обе компании возглавляют выходцы из чипмейкера. Новые проекты китайских зводов основываются на 14 нм и 12 нм. Таким образом, пока речь идёт об отставании в 2-3 поколения (прим. ред. При этом нельзя не пошутить, что Intel отчитывается о производстве новых процессоров по 10 нм техпроцессу)

Интересно, что такой бум производства чипов происходит уже некоторое время. При этом обе компании созданы недавно, но по некоторым данным в Китай из Тайваня переехало уже порядка 3000 инженеров процессоров.

Мы уже знаем, что в новом чипе Samsung будет стоять видеографика, созданная совместно с AMD. Согласно последнему отчёту Samsung и правда плотно сотрудничает с AMD, а заодно и с ARM. Цель последнего сотрудничества — ещё большая кастомизация CPU-ядер для своих процессоров. Судя по всему новый процессор, созданный совместными усилиями трёх компаний мы увидим уже в Samsung Galaxy S30. При этом планы у Samsung — далеко идущие. Компания нацелилась на то, чтобы стать топовым производителем чипов и схлестнуться здесь ни мнго ни мало с Qualcomm.

После того как HUAWEI получил очередную порцию санкций и Kirin больше не может производиться на заводах TSMC, южнокорейская компания стала единственный Android OEM-производителем с собственными кастомными чипами. Конечно, Exynos 990 не смог сравняться по мощности с Qualcomm Snapdragon 865 и тем более 865+, но у южнокорейской компании далеко идущие планы. По отчетам Business Korea улучшения в новом поколении могут быть драматическими.

Благодаря сотрудничеству с ARM Samsung планирует разработать CPU на базу Cortex-X ядра, которое было представлено в этом году и даёт прирост в мощности до 30 процентов в сравнении с Cortex-A77. Сотрудничество с AMD будет направлено в первую очередь на графическую составляющую.

В одном из недавних роликов мы рассказывали, что архитектура Adreno, используемая в чипах Qualcomm — ни что иное как мобильная версия AMD Radeon. Поэтому возвращение AMD и сотрудничество с Samsung — может быть очень успешным, поскольку последние готовят чип GPU AMD RDNA, который по некоторым данным в три раза мощнее, чем актуальный Adreno 650.

 

Ситуация вокруг HUAWEI не оставила равнодушными и другие китайские компании. Так например OPPO, поняв, что санкции США могут быть расширены на любое производство, базирующееся в Поднебесной, приняла решение сфокусироваться на разработке проприетарных чипсетов. Разработки в этом направлении начались уже в 2019 году, когда HUAWEI получил первый «страйк» от правительства Дональда Трампа, сейчас же компания начала пушить это направление.

С одной стороны это превентивная мера, с другой — именно OPPO вполне может стать поставщиком процессоров для HUAWEI, если успеет наладить производство. В любом случае OPPO точно не хочет оказаться меж двух огней: HUAWEI, напомним, потерял не только поддержку Google сервисов, но и производителя чипов TSMC.

Главной целью OPPO является снижение зависимости от амреиканских партнёров и при этом наращивание своего присутствия в Европе.

Стоит заметить, что на создание собственного производства чипсетов могут уйти годы. При этом компания уже схантила несколько людей, работавших на руководящих позицияз в MediaTek и UNISOC.