Переход на новый техпроцесс: всегда ли это благо?

Технический прогресс неумолимо заставляет производителей полупроводниковых чипов искать пути для интеграции на одной единице площади все большего числа элементов. Собственно, развитие этой отрасли до сих пор подчинялось закону Мура. Тем не менее, многие аналитики предсказывали и раньше, что бесконечно эта тенденция продолжаться не может. Точнее говоря, продолжаться она может, но затраты на переход к более "тонким" техпроцессам будут заметно возрастать.

Здесь мы говорим как о материальных затратах, так и о затратах времени. Вспомним печально известный дебют NV30 - информация об этом чипе начала появляться еще год назад, и крайним сроком появления готовых изделий на его основе назывался сезон рождественских праздников. Увы, но с переходом на революционный по тем временам 0.13 мкм техпроцесс генеральный подрядчик в лице TSMC справился не очень удачно - вместо типичного цикла подготовки производства в шесть недель компания потратила все одиннадцать. Более того, решение комплектовать NV30 памятью DDR-II, которая в тот период еще была достаточно несовершенна и сильно нагревалась, сыграло с Nvidia злейшую шутку: мощная система охлаждения эталонных видеоплат GeForce FX 5800 Ultra стала примером шумности и громоздкости. Так или иначе, в массовое производство NV30 так и не пошел, и основная часть чипов была отправлена на комплектацию профессиональных видеоплат серии Quadro.

Пример очень показательный - ATI, решившая в момент анонса конкурирующего с NV30 чипа R300 придерживаться прежних норм 0.15 мкм техпроцесса, не понесла значительных убытков и даже выгодно провела текущее лето - с июня по сентябрь акции компании выросли в два раза. У Nvidia наблюдался заметный спад - акции снизились на 30%, а валовая прибыль оказалась гораздо ниже прогнозируемого уровня. Последняя открыто призналась, что во всех злоключениях виноват 0.13 мкм техпроцесс, который изначально внедрялся с трудом. После печально известного NV30 проблемы с масштабированием по частоте и уровнем брака возникли у первой ревизии NV31, и только к лету TSMC и Nvidia совместными усилиями якобы устранили все проблемы с 0.13 мкм техпроцессом и сопутствующими технологиями.

Дело в том, что в настоящее время переход на более "тонкий" техпроцесс уже невозможен без внедрения сопутствующих технологий (типа SOI, low-k диэлектриков, "растянутого кремния" и медных соединений). Структура кристаллов также становится более сложной, увеличивается число слоев при одновременном уменьшении всех относительных размеров. На таком уровне физические и электрические свойства материалов могут преподносить совершенно неожиданные сюрпризы. Вспомним хотя бы проблему возросшего тепловыделения процессоров Prescott, перешедших на 0.09 мкм техпроцесс в числе первых среди чипов такой сложности. Тенденция снижения тепловыделения при переходе на новый техпроцесс себя здесь не оправдала.

Таким образом, мероприятия типа внедрения нового техпроцесса или использования 300 мм пластин далеко не всегда оборачиваются более низким процентом брака и снижением себестоимости производства. Аналитики заявляют, что на первых этапах производства некоторых новейших чипов процент выхода годных кристаллов составлял около 40%, что является рекордно низким показателем. Для "зрелого" процесса этот показатель составляет 85-90%.

IBM признала, что запуск новой фабрики с 300 мм пластинами (против традиционных 200 мм) обернулся для компании убытками, хотя традиционно подобное мероприятие снижает себестоимость производства единицы продукции. Сообщается, что процент выхода годных чипов на новой фабрике не оправдал прогнозов. Возможно, что теперь часть проблем решена, поскольку мы уже слышали о признании уровня выхода годных 0.13 мкм чипов приемлемым для размещения основной части заказов Nvidia на мощностях IBM.

И все же, ATI уже упирается в частотный потолок 0.15 мкм техпроцесса, и следующий год станет для позиций компании решающим - от того, насколько удачно она сможет перевести флагманские продукты на 0.13 мкм техпроцесс, во многом будет зависеть ее финансовое благополучие. Напомним, что первым чипом флагманской серии на 0.13 мкм техпроцессе станет R420, в то время как более простой RV350 уже сейчас производится по 0.13 мкм техпроцессу, хорошо разгоняется и относительно мало нагревается. Это еще раз доказывает, что сам по себе переход на новые нормы производства не гарантирует успех, и для удачной реализации задуманного требуется хорошо продумать архитектуру чипа.

Более того, некоторые чипы вообще не требуют быстрой смены норм техпроцесса. Для более гладко эволюционирующих микросхем, применяемых в мобильных телефонах, бытовой электронике и прочих устройствах, гораздо важнее обеспечить более высокую степень интеграции и совокупного качества, чем уменьшить площадь кристалла и его тепловыделение. Впрочем, в модели развития чипов для мобильных телефонов пока еще повторяется недавняя гонка техпроцессов, типичная для видеочипов: лидирующий производитель подобных микросхем в лице Texas Instruments гарантирует переход на новые нормы каждых два года. Это объясняется, скорее, бумом в отрасли, чем насущной необходимостью.

Итог данных рассуждений достаточно прост: эволюция чипов по признаку норм технологического процесса не подчиняется предсказуемым тенденциям, и каждый новый этап таит в себе неожиданности. При этом он не всегда оборачивается выгодами для производителей.

Telegram-канал @overclockers_news - это удобный способ следить за новыми материалами на сайте. С картинками, расширенными описаниями и без рекламы.
Оценитe материал
рейтинг: 1.0 из 5
голосов: 1

Возможно вас заинтересует

Сейчас обсуждают