Fredagsfokus 13: Tillverkningsprocesser och nanometer

Trevligt avsnitt, tror visserligen att det stämmer som ni påpekade att ganska många verkar ha snappat upp att man får ta de här måtten för tillverkningsprocessen med en nypa salt, men det är bra att fler uppmärksammas på detta.

Just det här att det framförallt inte går att jämföra dagens angivelser om tillverkningstekniken mellan olika tillverkare är väl kanske det viktigaste att notera.

Och just den vetskapen är väl det som gjort mig relativt ointresserad av uppgifter om tillverkningsteknik, det blir ju lite intressant just när en viss tillverkare gör något nytt framsteg (då relativt vad de gjorde tidigare), men i övrigt är det mer intressant att bara se hur produkterna presterar.

Jag skulle säga så här:
45->32nm så ökade densiteten per kvadratmillimeter ungefär med hundra procent (varje halvnod dubblerade desiteten)

Samma med 65->45, och fortfarande samma (oftast) för varje tillverkare för sig även idag.

TSMC 32 -> 16 har också ökat som en hel nod ska göra (dvs 4ggr)

Nu med de moderna stegen är det ganska oförändrat. 10->7->5->3 ökar alla ganska nära den förväntade densitetsökningen, men såklart inte perfekt.

Däremot har som sagt de flesta fysiska aspekterna halkat efter, men det är värre att olika tillverkare pratar om liknande densitet som helt olika siffror. Intel 10 ~ TSMC 7/6 ~ Samsung 7/6/5

Och en annan sak som ändrats mycket senaste tiden är att priset per transistor slutat minska, energieffektiviteten inte längre ökar markant, och inte heller räknar de längre med högre frekvenser vid liknande energianvändning på nya noder...

Edit: tänkte för övrigt på att det var kul att @UndaC nämnde grafikkort som exempel på at vara fast på en nod, jag tycker nog snarare 5 raka generationer Skylake talar mer för vad som händer när man fastnar.

Värsta exemplet av energi-in-effektivitet är väl ofta Fermi som nämns, och det var ju snarare katastrof för att de stressade fram designen och hade dålig koll på den nya noden (AMD släppte förs en re-spin på gamla chip för att lära sig)

Jag tänkte mer som exempel på att det kan ske väldigt stora prestandahopp produktmässigt på samma processnod. Snarare än som ett exempel på en produkt som fastnat länge på samma nod

Ja, jo, men finns ju tydliga anledningar att de inte tagit steget framåt i effektivitet eller bytt arkitektur, och att vi blivit av med en hel del förbättringar när det stått stilla i nästan 5 år. Så noden betyder en del när hela bolaget väntar på en övergång.

Men som ni säger är det ju sällan noden i sig som är problemet, i Intels fall är det ju snarare så att arkitekturen är gammal. Men ändå är ju AMD knappt om, så vi borde snarare vara imponerande över vad de gjorde för alldeles för många år sedan. Synd att de inte kunde ändra sig när noderna stannade, då hade nog inte M1 varit om och förbi (ännu i alla fall)

Verkligt pris/prestanda framför allt annat.
Dock så ser ju den grafen konstig ut om man ritar ut den vad det gäller GPUer post pascal.. har väl även börjat stagnera något på CPU fronten i år..

Pris per prestandans högtid är över skulle jag gissa. Känns som att folk har för mycket disponibel inkomst...

Titta bara på grafikkort, mobiltelefoner, etc, etc...

Folk köper ju ’det bästa’ oavsett pris verkar det som

Detta trots att alla vet att det kommer bättre nästa år och att de ofta sparar funktioner för att något ska vara nytt nästa gång (120Hz iPhone kanske?)

Om du med att "ändra sig" syftar på en ny arkitektur var det just vad Intel gjorde inte alls långt efter att Skylake lanserades och insikten om 10 nanometer infann sig. Resultatet av flera års arbete ser vi i mars; Cypress Cove och Rocket Lake.

Jo men det är väl 3-4 år senare än väntat (snällt räknat)

Njae? De där 3-4 åren är ju tiden en ny design tar att genomföra. Tanken när Skylake lanserades augusti 2015 var fortfarande att släppa Cannon Lake på 10 nanometer tidigt 2017. Det var först när det närmade sig som Intel, helt rimligt, fick börja skissa på en plan B.

Cypress Cove är visserligen en backport, men det är ingen smal sak att flytta arkitekturer mellan olika noder. Sen alla andra funktioner i kretsen som är nya jämfört mot Skylake. I just fallet Rocket Lake har Intel levererat så snabbt det rimligen är möjligt.

Nej men jag tror du förstår mig fel, målet var som sagt cannonlake på 10nm, hela deras framtidsplaner var låsta i att den noden skulle gå i lås. Jag säger inte att de har tagit fel beslut sen dess direkt, men hela tekniksektorn har ju tappat 3-4års utveckling och vi står 2021 inför en lansering av en arkitektur som skulle släppts på en mindre nod för många år sedan. Även Alder Lake är ju något som Intel troligen hade släppt 2018/2019 om allt hållit tidsplanerna och noden 7 med nära övergång till 5 nm på Intels noder.

Jag förstår att vi inte alls är där, och det glädjer mig an hel del att vi äntligen har två ganska jämnt konkurrerande aktörer på x86 (även om den eran känns allt mer över iom M1).

Grejen är ju att noden i sig inte ska ha för stor betydelse är ju lite på gränsen om man kollar just Intels senaste år... de hade kunnat haft en plan B på gång (Cannon på 14, eller Sunny Cove backport direkt), men de trodde hela tiden det skulle gå med 10nm (och blev lovade det av chefterna antagligen).

Dom satsade helt fel och gav AMD en fribiljett tillbaka till frontlinjen.

Givet att Rocket kommer först i år med bara månader kvar till Alder visar ju på hur kass deras planering blivit. Har ju kostat otalet miljoner (troligen miljarder) att porta kärnorna till 14nm, och alldeles för mycket tid. Nu känns ju det släppet ganska menlöst och totalt stop-gap innan Alder kan börja volymproceras...

Alltså, ja, jag håller med om att de försöker och att saker tar tid, men de tog inte hotet på allvar i tid och trodde de var odödliga... nu kanske de äntligen börjar vakna igen så konkurrensen kan hållas igång?

Arkitekturer, IP-block och kretsdesigner är alltid låsta till en specifik nod, det krävs anpassningar för den tilltänkta tillverkningstekniken. Företag som hävdar annat far helt eller delvis med osanning. Det går att göra delar av en design lättare att migrera mellan olika tekniker, men det kommer på bekostnad av kretsyta, energieffektivitet och maximal prestanda (klockfrekvens). Men även med designer där mycket av arbetet kan automatiseras handlar det fortfarande om år innan du och jag ser en produkt på marknaden.

Att man ska ha en "plan B" från början vore kostsamt i storleksordningen flera hundra miljoner dollar om inte miljarder. Det är inte rimligt ens för ett företag av Intels storlek. Däremot kan man vara efterklok och tycka att de borde kommit igång med en plan B mycket tidigare, Intel sitter säkert också efterkloka. Men det är även i efterhand förståeligt, inget företag börjar ösa astronomiska summor på en "plan B" när de stöter på problem. Man tweakar de transistorer som visade sig svårtillverkade och får ordning på noden.

Steget att ta en befintlig design och designa om den från scratch för att passa en äldre teknik är den allra sista utvägen någon skulle vilja ta, just för att det är en sån enorm investering att det ger högre ROI att invänta nästa generation. Steget innan är att skrota en design och gå vidare med livet. Det gjorde också Intel med de tre generationerna Cannon Lake (helt), Ice Lake/Sunny Cove (desktop) och Tiger Lake(?)/Willow Cove (desktop). Vad jag vet är det som skett med Sunny Cove (till Cypress Cove i Rocket Lake) exempellöst i modern tid och det är nog bara ett företag som Intel som kan motivera en sådan manöver.

Delen om planeringen är intressant och något jag tänkt på mycket! Jag tror att Rocket Lake och Alder Lake är ett kvitto på hur osäkra Intel varit på sin 10-nanometersteknik. När de påbörjade arbetet med Rocket Lake för många år sedan visste de inte vilket skick tekniken skulle vara i och hur långt fram i tiden Alder Lake skulle ligga. Annars har jag svårt att tänka mig varför de skulle lansera två processorfamiljer så tätt inpå varandra.

Så är det absolut! Och jag är faktiskt beredd att argumentera för att Intels självbild var helt rätt fram till för några år sedan. Deras försprång med 14 nanometer var minst ett par noder före alla andra, så till den grad att det var helt ointagligt. I det läget valde de av någon anledning att sätta ribban högre än någonsin med en nästan tredubbling i transistortäthet. Sedan Zen 2 har Intel börjat ta AMD på allvar och som du nämner syns nu andra hot utanför x86-marknaden.

Intel hade kunnat göra så, men det hade varit ren marketing. Deras senare 14nm produkter har lägre packningstäthet än deras tidiga, för att kunna fortsätta att pressa klockfrekvenserna uppåt.
(Det har också inneburit att de målat in sig i ett hörn på specifikt desktop marknaden, eftersom det ökar kraven på absolut prestanda för deras 10nm produkter. Att erbjuda 10% lägre prestanda vid 30% lägre effektförbrukning är inte så attraktivt för desktop.
Sedan är det i och för sig inte det stora problemet - desktopmarknaden är relativt oviktig jämfört med laptops och servers.)