TSMC påskyndar 16 nanometer – redo för produktion första kvartalet 2015

Informationen kommer från 2013 års Intel Developer Forum, så det är bara en artikel av något som sagts på ett pressevent. Finns flera andra webbplatser med exakt samma information, t.ex. The Register. Möjligen är storleken på kretsen något man bara nämnt på IDF eller eventuellt något man bara uppskattat från foton då AnandTech bara nämner transistorantalet.

Använder du Google lite på Xeon Phi hittar du ganska snabbt många kommenterar kring att Intel varit väldigt knapphändiga med all information kring storleken på denna krets, så eventuella kretsareor lär vara uppskattningar från kretsfoton eller information som aldrig borde lämnat Intel och därför man inte lär hitta någon källa på. Men att det är en stor krets råder det inga tvivel om, man uppskattar antal transistorer till ca 5 miljarder vilket är fler än i 15-kärnors IvyTown.

Edit: och sedan ska man också ta med i beräkningen att IvyTown körs på mycket högre frekvens än GPUer från Nvidia/AMD. Med tanke på att signalhastigheten i de material som används som ledare i en processor i runda slängar ligger på ungefär halva ljushastigheten så blir avstånd ett ganska stort problem vid 3GHz... Pentium 4 var nog inte designad med en extremt lång pipeline för man trodde det var effektivt, utan man designade något där varje steg var så enkelt att avstånd inte skulle bli ett problem vid de 10GHz som man hade satt som målfrekvens. Vid 10GHz, oavsett material, måste man hantera det faktum att kocksignalen kommer tidsmässigt vara ganska ur fas mellan olika områden på kretsen.

Så ju högre frekvens, desto svårare blir det att designa en stor krets. Xeon Phi/GPUer kör på betydligt lägre frekvens än IvyTown, vilket är ännu en anledning till att de kan vara större.

Alltså, detta är helt off-topic.
Men, hur tänkte AMD när dom valde att designa Bulldozer med lägre IPC och längre pipeline för att få upp klockfrekvenserna efter det jättefiasko som Pentium 4 och netburst arkitekturen var?

Bulldozer lider av precis samma problem, dålig energieffektivitet och svårt att nå dom klockfrekvenser man haft som målsättning.

Hur tänkte dom där egentligen?

Vilket visar att du inte riktigt har klart för dig skillnaden mellan "risk production" som är vad din roadmap visar, och "volume production" vilket är vad TSMC ägnat sig åt i knappt ett halvår på 20nm.
Steget mellan "risk" och "volume" har varit i runda slängar ett och ett halvt år, plus minus något kvartal. Värt att notera är att 16nm FF påbörjade risk production i december 2013. Så volymsproduktion Q1 2015 verkar fullt görbart. vad som är lite osäkert är om deras stora kunder kommer att välja 16nmFF+ istället, en förbättrad variant som ryktet säger att TSMC valde att implementera för att de inte skulle förlora Apple till Samsung/GlobalFoundries vid 16/14nm FF (2015). 16nmFF+ förväntas gå i volymsproduktion ungefär Q3 2015, men det kan tänkas ändra sig om det finns en stor kund som är beredd att medfinansiera intrimning av processen.

Det är oklart precis vad det är som TSMC förbättrat till 16nmFF+. Jämförelsen gentemot Intels 14nmFF på semiwiki för ett par veckor sedan hänför sig till deras ursprungliga 16nmFF.

"TSMC persists in innovation and development of 20nm and more advanced technologies and is committed to providing sufficient capacity. The Company's 20nm technology is scheduled to begin volume production at TSMC's Fab 12 next year." 2012-04-09 http://www.tsmc.com/tsmcdotcom/PRListingNewsAction.do?action=...

Och ja jag vet att det är skillnad på risk och volume production, som enligt TSMC verkar ligga på runt ett år om allt går som det ska, men det förändrar inte det faktum att det fortfarande är väldigt försenat för jag ser då fortfarande inga 20nm chipp. Och sen var den där egentligen mer menad för att visa att det fanns högpresterande 20nm chipp planerade och inte just förseningen i sig.

Nvidia har redan föreslagit detta för Intel, som bestämt tackade nej. Nu ägnar sig visserligen Intel redan åt foundry verksamhet, men inte med potentiella konkurrenter om jag förstått det hela rätt.

Och som vi vet hände inte det - TSMC drog igång "volume production" i januari i år, men började inte fullt kapacitetsutnyttja förrän i April.
Så jo, 20nm är lite försenat, men inte så förbaskat mycket - inte mer än att de fortfarande kan fullgöra sina åtaganden gentemot Apple.

Missade du det svenska BitCoin-mining chippet i början av Juni? Eller att Xilinx levererade 20nm produkter till kund redan i November 2013!
Alla med minsta intresse av halvledarbranschen vet att Apple har reserverat nästan hela TSMCs initiala kapacitet på 20nm. (Vilket fått bl.a. Qualcomm att surna till.) Fram till årsskiftet kommer TSMC att behöva leverera ungefär hundra miljoner kretsar på 20nm till Apple.

Liten kommentar till min referens till semiwiki ovan: TSMC hävdar att deras 16nmFF+ har 15% densitetsökning från 16nmFF. Något eller några av de angivna grundmåtten har rimligen ändrats.

Nu tolkar du deras marnadsförings-snack väldigt välvilligt. Har de demonstrerat ens test-kisel som funkar för High Performance? Till skillnad ifrån alla tidigare plana processer går man ut och säger att man lika gärna kan göra HP som LP på samma process, en process där kunder klagat skyhögt över att HP inte funkar, bara LP. Standard corporate BS, ingen trodde på dem då, ingen tror på dem nu. Nvidia gick ut 2012 och sa i princip samma sak då som nu, 20 nm planar duger inte. Peka gärna på någon industrikälla som säger att det kommer gå bra att göra HP på TSMC 20 nm planar. Det finns lite marknadsföringsmaterial ifrån TSMC, som ingen trott på. Eller varför inte citera din egen länk:

TSMC ska alltså levera något som i princip ingen tidigare kunnat göra. Samtidigt vet vi att de har stora kontrakt med folk som endast är intresserade av Low Power. Vad kommer att hända tro? Har de en ny helt fantastisk process som ignorerar fysikens lagar, eller snackar de bara skit?

Den här artikeln skrevs förra året för att försöka förklara för alla som hela tiden frågar varför det inte finns några 20 nm GPU:er.
http://www.pcper.com/reviews/Editorial/Next-Gen-Graphics-and-...

Precis som tidigare så behövs FinFETs för att få vettig prestanda på mindre processer, dock är det inte heller utan problem som bekant.

700 mm2 är inte ens uppskattat från bilder på kärnan då några sådana inte existerar. Det enda som finns är bilder på IHS, längre än så har man inte kommit. Det finns de som uppskattat kärnan till att vara över 1000 mm2 också men diverse "läckor" och "insider information" har sagt storleksordningen 700 mm2. Mer än så vet vi inte. Har för mig att Intel har sagt ungefär 5 miljarder transistorer men inga exakta siffror där heller. De är extremt hemlighetsfulla med Xeon Phi av någon anledning. De brukar ju släppa massa information om sina processorer och design själva annars. Hypotesen verkar vara att de har några väldigt innovativa tillverkningsknep som de inte vill att någon annan ska se. Verkar rimligt för Xeon Phi är ju som du säger en väldigt extrem design hur man än vänder och vrider på det. De verkar ha skrämt Nvidia också med tanke på allt material de släppt på sin sida där de skriver hur mycket bättre Tesla är än Phi.

Om det var så självklart att 20nm utan FinFET inte fungerar för high-end, varför är det då först nu som Nvidia inser att det vettigaste är nog att hoppa över 20nm? Är inte den rimligaste förklaringen att TSMC ändå lovat Nvidia att processen kommer i något läge hantera deras krav?

Det är planen. Hur det ser ut i verkligheten verkar vara oklart fortfarande.

Även om du naturligtvis har en poäng, hårddrar du resonemanget lite väl mycket. Vi vet ju att GPUer idag är power-limited. Och vi vet att en stor del av marknaden är för portabla datorer. Det är nog rimligt att anta att 20nm processen är åtminstone hyfsad för mobil-GPUer. Det är också rimligt att anta att den inte är idealisk för 250W monstren. Eftersom processen erbjuder högre densitet är 28nm så finns det förmodligen delar av GPU marknaden som processen passar väl för. Men eftersom GPU-tillverkarna helst vill använda samma chip vid olika spänning för mobila och stationära lösningar, så finns det nog anledning för dem att vara kallsinniga inför TSMC 20nm. Å andra sidan har de ju FinFET runt hörnet, som hjälper upp läget något.

Jag inser att min åsikt antagligen inte är så populär här, men högeffekts GPUerna är dinosaurier. Det är inget att förvånas över att litografiska processer inte har dem som mål-applikation.

Handlade det inte också mycket om att man stötte på betydligt större läckströmmar än förväntat vid krympningarna?

Jag var väldigt exalterad över Bulldozer innan lansering och även nu så tycker jag man har gjort mycket bra med den arkitekturen som jag tror är lite före sin tid på många sätt.
Att man ser hur vissa beräkningar allt mer lämpar sig för GPUer och därför gör själva CPUn sämre på den typen av beräkningar och ger utrymme till CPUn att fokusera på det som en "GPU" är dålig på.
Det var så jag fattade filosofin bakom Bulldozer.
Det jag inte hade fattat var deras tänk att skruva upp klockfrekvenserna och det jag fortfarande inte förstår är hur det går ihop med det andra.

Men ja, förstår hur dom tänkte lite bättre nu iaf.

Ok, vad ska man satsa på nu då?

Deklarera att CPU-utvecklingen är klar och ta sig an något annat?

Tyvärr är det inte mycket kvar att göra, vilket inte är kul för oss som har detta som hobby... Man kan alltid göra fler CPU-kärnor, men effekten är rätt minimal efter 2-3 CPU-kärnor i de flesta program vi kör på skrivbordet. Ska ändå bli spännande att se vad som händer när det inte lägre går att öka IPC, inte går att öka frekvensen och inte längre går att krympa vilket betyder att man inte heller kan stoppa in fler CPU-kärnor. Är inte så många år borta innan vi är där.

Vi får helt enkelt sitta och njuta av att det blivit en relativt billig hobby eftersom man inte behöver uppgradera datorn så ofta mer än grafikkortet. I alla fall tills de hittar en ersättare till kisel. Fast antar att "riktiga" 3D-transistorer är nästa steg och sista sucken för kisel. Det i kombination med dark silicone kan ju göra lite mer i alla fall.

Fast de verkar fortfarande ha en del trick i ärmen när det gäller arkitekturen. Så en eller två generationer till kan de nog fortsätta pressa prestandan även utan nya litografier. Nvidia har fortfarande incitament att jobba i prestandasegmentet för de har inget att hämta i de lägre segmenten längre. De håller på att konkurreras ut av integrerad grafik. Då har de bara toppsegmentet med Tesla kvar. Där finns mycket pengar att hämta då HPC är en stor marknad som antagligen kommer växa. Marginalerna är dessutom väldigt mycket högre där. De kan ta tre gånger så mycket för ett Tesla som ett Geforce trots att det är i princip samma kort. Så mycket dyrare än inte ECC. Så länge de kan hålla igång det segmentet så kan de fortsätta med högpresterande grafikkort. Får se hur det går med Intels Xeon Phi som är det största hotet. Nvidia har satsat mycket på att komma runt problemet med att de inte kan sälja massa billiga grafikkort till enkla arbetsstationer genom att satsa mycket på virtualiserad grafik. Alltså att man låter ett centralt kluster stå för all grafikprestanda på samma sätt som man ofta gör med CPU idag. Då kan de slå tillbaks mot den allt kraftigare integrerade grafiken. Får se hur det går för dem.

AMD verkar köra en annan strategi. De har ju någon sorts mål att integrera grafikkärnor med vanliga x86 under gemensam lågnivå cache för att få upp den generella prestandan. Intel verkar ha liknande planer. De verkar också satsa mer på arkitekturer som skalar bra och ha en grunddesign som de sedan bara kan skala upp till kraftiga kort. Det gör det relativt billigt att skapa nya spelkort. Det är antagligen därför GCN har mer fokus på GPGPU än tidigare.