91精品国产手机在线-白筒袜嫩萝双腿之间乳白液体-青青操手机在线视频观看-日本中文字幕人妻日韩-日韩精品在线观看视频网站-天堂资源中文最新版在线一区-欧美专区一区二区三区-国产综合亚洲欧美在线-国产精品久久久久久福利69堂

  1. 首頁 > 生活百科 >

硬件 三巨頭間的3nm/2nm“大亂斗”

幾家芯片制造商和無晶圓廠設(shè)計(jì)公司正在芯片工藝制程上互相競爭，開發(fā) 3nm和2nm的下一個(gè)邏輯節(jié)點(diǎn)工藝與芯片，但將這些技術(shù)投入批量生產(chǎn)既昂貴又困難 。巨頭之間的競爭提出新的問題，這些新節(jié)點(diǎn)投入量產(chǎn)究竟需要多長時(shí)間，為什么需要這些新的節(jié)點(diǎn)工藝 。
遷移到下一個(gè)節(jié)點(diǎn)確實(shí)可以提升性能并減少功耗和面積（PPA），但這已不再是實(shí)現(xiàn)PPA的唯一方法 。實(shí)際上，縮小特性對(duì)PPA的好處可能不如最小化系統(tǒng)間的數(shù)據(jù)移動(dòng)多 。由于設(shè)備是為特定應(yīng)用而設(shè)計(jì)的，因此需要考慮的因素有許多，例如不同類型的高級(jí)封裝、硬件和軟件更緊密集成以及處理不同數(shù)據(jù)類型和功能的混合處理元件 。
隨著越來越多的設(shè)備連接在一起，越來越多可用程序的出現(xiàn)，我們看到數(shù)據(jù)呈指數(shù)級(jí)增長，還看到了完全不同的工作負(fù)載，隨著數(shù)據(jù)和不同使用模型的不斷發(fā)展，可以預(yù)計(jì)未來的工作負(fù)載會(huì)有更多變化 。英特爾副總裁設(shè)計(jì)支持部總經(jīng)理加里·巴頓（Gary Patton）在SEMI最近召開的先進(jìn)半導(dǎo)體制造大會(huì)的一次主題演講中表示：“這種數(shù)據(jù)演進(jìn)正在推動(dòng)硬件革命，對(duì)計(jì)算的需要也與以往不同 。技術(shù)節(jié)點(diǎn)向前演進(jìn)是絕對(duì)的，但這還不夠，我們還需要解決系統(tǒng)級(jí)的異構(gòu)集成，工藝技術(shù)設(shè)計(jì)的協(xié)同優(yōu)化、軟硬件之間的優(yōu)化，更重要地，需要持續(xù)推動(dòng)人工智能和新的計(jì)算技術(shù) 。”
因此，盡管晶體管水平性能仍然是一個(gè)重要因素，但在從前沿來看，它只是眾多因素中的一個(gè)，不過至少在可預(yù)見的未來里，這依然是最大的芯片制造商不愿意放棄或讓步的競爭 。三星最近披露了關(guān)于其即將推出3nm工藝的更多細(xì)節(jié)，該工藝基于下一代晶體管類型，稱為全柵極（GAA）FET 。本月，IBM開發(fā)了一種基于GAA-FET的2nm芯片 。另外，臺(tái)積電正在開發(fā)3nm和2nm，英特爾也在開發(fā)更先進(jìn)的工藝，所有這些公司都在開發(fā)一種稱之為納米片F(xiàn)ET的GAA FET，其性能優(yōu)于當(dāng)今的FinFET晶體管，但也更難制造、更加昂貴 。
硬件 三巨頭間的3nm/2nm“大亂斗”
文章圖片

圖1：平面晶體管與FinFET以及GAA FET，來源：Lam Research

預(yù)計(jì)3nm的生產(chǎn)將于2022年中開始，2nm的生產(chǎn)將在2023年或2024年之前完成，因此業(yè)界需要為這些技術(shù)做好準(zhǔn)備 。不過目前的情況令人疑惑，關(guān)于新節(jié)點(diǎn)和新功能的官方公告并不完全像它們看起來的那樣 。一方面，行業(yè)繼續(xù)在不同的節(jié)點(diǎn)上使用傳統(tǒng)的編號(hào)方案，但術(shù)語并沒有真正反映出哪家公司領(lǐng)先，另一方面，芯片制造商在所謂的3nm節(jié)點(diǎn)上朝著不同的方向發(fā)展，并不是所有3nm技術(shù)都一樣 。
這樣做的好處是每個(gè)新節(jié)點(diǎn)都是特定應(yīng)用 。在過去的幾個(gè)工藝節(jié)點(diǎn)中，晶體管密度提升正在放緩，且性價(jià)比在不斷下降，而且很少有公司能夠負(fù)擔(dān)得起僅基于最新節(jié)點(diǎn)的產(chǎn)品設(shè)計(jì)和制造能力 。另一方面，開發(fā)這些工藝的成本飛漲，配備先進(jìn)晶圓廠的成本也在飛速增長 。如今，三星和臺(tái)積電是僅有的兩家能夠制造7nm和5nm芯片的供應(yīng)商 。
此后，晶體管結(jié)構(gòu)開始發(fā)生變化 。三星和臺(tái)積電正基于當(dāng)今的FinFET生產(chǎn)7nm和5nm的芯片，三星將轉(zhuǎn)向3nm的納米片F(xiàn)ET，英特爾也在開發(fā)GAA技術(shù)，臺(tái)積電計(jì)劃將FinFET擴(kuò)展到3nm，然后在2024年左右遷移到2nm納米片F(xiàn)ET 。
IBM也正在開發(fā)使用納米片的芯片，但是該公司已經(jīng)幾年沒有生產(chǎn)自己的芯片了，目前將其生產(chǎn)外包給三星 。
逐漸混淆的工藝節(jié)點(diǎn)命名規(guī)則

近十年來集成電路行業(yè)一直試圖跟上摩爾定律，力爭每18到24個(gè)月芯片中的晶體管密度翻一番 。晶體管就像芯片中的開關(guān)一樣，由源極、漏極和柵極組成 。在具體功能實(shí)現(xiàn)中，電子從源極流向漏極，并由柵極控制 。有些芯片在同一個(gè)設(shè)備中有數(shù)十億個(gè)晶體管 。
盡管非常艱難，芯片制造商還是以18到24個(gè)月的周期推出了一種晶體管密度更高的新工藝技術(shù)，從而降低每個(gè)晶體管的成本 。以這種節(jié)點(diǎn)節(jié)奏，芯片制造商將晶體管的規(guī)格擴(kuò)展了0.7倍，從而使該行業(yè)在同等功率的情況下提供40%的性能提升和50%的面積縮減，這個(gè)公式催生了快而新且功能更豐富的芯片 。
每一個(gè)節(jié)點(diǎn)都有一個(gè)數(shù)字標(biāo)識(shí) 。幾年前，節(jié)點(diǎn)的命名基于一個(gè)關(guān)鍵晶體管指標(biāo)，即柵極長度 。“例如，基于0.5微米技術(shù)節(jié)點(diǎn)生產(chǎn)的晶體管，柵極長度就是0.5微米”，Lam Research大學(xué)項(xiàng)目負(fù)責(zé)人Nerissa Draeger解釋說 。
隨著時(shí)間的推進(jìn)，柵極長度縮放速度變慢，并在某些時(shí)候，它與相應(yīng)的節(jié)點(diǎn)名稱并不匹配 。Draeger說：“多年來，技術(shù)節(jié)點(diǎn)的定義不斷發(fā)展，現(xiàn)在被認(rèn)為更像是一個(gè)世代的名字，而不是任何關(guān)鍵維度的衡量標(biāo)準(zhǔn)”，Draeger說 。

推薦閱讀