Две из четырёх новостей, которые сегодня утром уже появились на нашем сайте, посвящены архитектуре ARM. Это не случайно. Вчера вечером стартовало такое ежегодное мероприятие, как "ARM TechCon", которое освещает вопросы развития одноимённой архитектуры. Один из ключевых докладов на открытии конференции сделал главный технолог компании TSMC, Джек Сан (Jack Sun). Тайваньская компания TSMC является одним из ключевых партнёров ARM по выпуску готовых решений на этой микроархитектуре. От успешного внедрения новых техпроцессов на мощностях данного тайваньского контрактника зависит скорость появления новинок на рынке.

Наши коллеги с сайта EE Times сумели пообщаться с технологом TSMC после его выступления. Не для протокола Джек Сан сказал, что его компания рассматривает вариант раннего производства 10-нм полупроводников без применения EUV-литографии. Согласно последним планам компании, обработку 450-мм пластин она рассчитывает начать в 2018 году применительно к 7-нм техпроцессу либо, в крайнем случае, к 10-нм техпроцессу. Если к этому времени производственное EUV-оборудование не будет готово, компания сможет начать выпуск 10-нм полупроводников с применением современных 193-нм сканеров с помощью четырёх последовательных проходов и четырёх фотошаблонов.

Использование четырёх фотошаблонов, каждый из которых стоит свыше миллиона долларов США, заметно удорожит производство, но это будет оправдано увеличением выпуска микросхем с каждой пластины. Этого же мнения придерживается компания Intel, которая, судя по разным источникам, планирует выпускать 10-нм решения с помощью 193-нм сканера и четырёх или пяти фотошаблонов. Согласно существующей экономической модели такое производство останется прибыльным.

Отдельно главный технолог TSMC подтвердил, что они начали разрабатывать 20-нм полупроводники и готовы начать дизайн 16-нм. Первый выпуск 16-нм FinFET-решений начнётся в конце следующего года. Тем самым TSMC как бы догоняет по технологичности производства компанию Intel. В 20-нм поколении решений компания говорит о 35% росте производительности и заметном выигрыше по потреблению. Переход на "вертикальные" транзисторы — FinFET — позволяет надеяться на ещё больший рост производительности. Правда, возросший тепловой поток, как это произошло в первом поколении 22-нм FinFET-решений Intel, заставляет малость поумерить оптимизм в плане оверклокерских ожиданий в отношении будущих видеокарт AMD и NVIDIA. Что интересно, в пылу дискуссии представитель TSMC признался, что надеется увидеть возможность выпуска 5-нм полупроводников не позже, чем через 5 лет. Но тут от него зависит не так много.

Также компания призналась в выпуске прототипов полупроводников в так называемой 2.5-D-компоновке. Фирменное название техпроцесса TSMC — Chip on Wafer on Substrate (CoWoS). Это промежуточное решение перед внедрением полноценной технологии TSVs-соединений. В настоящий момент диаметр TSVs-скважин — сквозных металлизированных соединений кристаллов в стеке — снижен до 50 микрон, что вполовину меньше предыдущего результата. Для 28-нм и ниже норм производства — это недопустимо большой диаметр отверстий. Поэтому пока металлизация заменяет внешнюю проводную обвязку кристаллов, что вылилось в рождение технологии CoWoS, когда на общую подложку методом TSVs монтируется несколько полноценных кристаллов (ниже на картинке см. пример изготовления Wide I/O памяти методом CoWoS).

По такому методу TSMC уже создала образцы FPGA-матриц и графических процессоров. Зачем это нужно в случае GPU? К примеру, это подойдёт компании NVIDIA в проекте Denver, когда GPU будут идти в одной связке с вычислительными ядрами ARM. Можно было бы предположить, что вместе с GPU на одной подложке могли бы расположиться кристаллы памяти, однако объём бортовой памяти видеокарт сейчас такой, что тащить всю память в одну упаковку с процессором смысла не имеет. Впрочем, интересна мысль об отдельном кристалле кэш-памяти, как это планируется осуществить в процессорах Intel Haswell. Для этого технология CoWoS вполне подходит. Не исключено, что подобный однокристальный кэш реализует в своих APU компания AMD или NVIDIA в своих GPU.