Патрик Гелсинджер. Фото: Intel

В марте 2021 года Intel начала переход на новую стратегию. Производственный бизнес выделили в отдельное подразделение Intel Foundry Services, которое будет выполнять заказы Apple, Nvidia, Qualcomm, Broadcom, Microsoft, IBM и сотен других компаний.

Сейчас исполнительный директор Intel Патрик Гелсинджер во время видеоконференции огласил несколько интересных деталей о том, как продвигается этот план. По его словам, Intel готова выпускать чипы ARM, контроллеры RISC-V, микросхемы GPU и TPU. Однако треть заказчиков просят процессоры с ядрами x86.

Летом 2022 года стало окончательно понятно, что китайская корпорация SMIC освоила производство микросхем по техпроцессу 7 нм.

Хотя специализированные процессоры MinerVa7 Bitcoin (SHA256 ASIC) мало кому интересны, но здесь любопытен технологический аспект. Получается, что если Китай освоил такой техпроцесс, то может в условиях торговых ограничений наладить производство CPU общего пользования, не уступающих процессорам TSMC (Apple, AMD) и Intel предпоследнего поколения?

Сразу появились подозрения, что китайский техпроцесс SMIC 7 нм скопирован с техпроцесса TSMC N7 образца 2018 года. И встал вопрос, какую фотолитографию использует Китай, ведь у них нет доступа к современным степперам ASML.

На Хабре привыкли обсуждать передовые техпроцессы и самые продвинутые технологии производства микросхем, но реальная жизнь далека от этого. На самом деле передовые техпроцессы вроде TSMC N5 (5 нм) отвечают за мизерную долю мирового производства микроэлектроники. Львиная часть компонентов изготавливается по менее продвинутым технологиям. Более того, заказчики этих компонентов не горят желанием добровольно переходить на новые технологии. Их логика совершенно понятна.

Во-первых, апгрейд на более продвинутый техпроцесс требует инвестиций в редизайн компонентов. Во-вторых, эти инвестиции необязательно окупятся, потому что новая модель может оказаться дороже старой, а выход годных деталей снизится (из-за более сложного техпроцесса). Даже надёжность компонентов может упасть (из-за меньшего размера транзисторов они более восприимчивы к наводкам). И самое главное — если старое работает, зачем что-то менять?

Поэтому заказчикам нужен «волшебный пендель» со стороны производителя.

Степпер ASML: ключевое звено в производстве микросхем. На нём производится засветка фоторезиста через маску, как в фотоувеличителе. Стоимость прибора около $170 млн

У всех на слуху компании Intel, Samsung и TSMC — три крупнейших в мире производителя микросхем (последняя выполняет заказы для Apple и AMD).

Однако мало кто слышал об ASML — скромной компании в пригороде Эйндховена, пятого по величине города Нидерландов. Но если посмотреть, эта фирма играет ключевую роль в микроэлектронной промышленности. Это единственный в мире производитель степперов для фотолитографии в глубоком ультрафиолете (EUV), пишет издание The Economist.

Современные микропроцессоры поражают своей сложностью. Наверное, это высочайшие технологические достижения человеческой цивилизации на сегодняшний день, наряду с программированием ДНК и автомобилями Tesla, которые после заказа через интернет сами приезжают к вашему дому.

Удивляясь красоте какой-нибудь микросхемы, невольно думаешь: как же это сделано? Давайте посмотрим на каждый шаг в производственном процессе.

Ограждение завода Intel в Лейкслипе, Ирландия. Фото: PA MEDIA

Новый исполнительный директор Intel Пэт Гелсинджер не считает приемлемым, что 80% микросхем в мире производится в Азии, где доминирующими игроками являются тайваньская TSMC и южнокорейская Samsung.

Новый CEO объявил о планах изменить политику Intel в сфере производства. Во-первых, будет создано новое производственное подразделение Intel Foundry Services, выполняющее заказы других компаний на изготовление чипов, в том числе микросхем чужой архитектуры и дизайна: Apple, Nvidia и др. То есть Intel будет производить не только микросхемы Intel, но и сторонние заказы.

Два года назад мы рассказывали, что TSMC начинает разработку техпроцесса N2 (2 нм), который планирует запустить в массовое производство в 2025 году. Сейчас компания подтвердила, что всё идёт по плану.

Примечание. Радиус атома кремния составляет 110 пикометров или 0,11 нанометра. Термин «размер узла» в процессе фотолитографии с пометкой «14 нм», «10 нм», «7 нм», «5 нм», «3 нм» и «2 нм» является маркетинговым и не имеет отношения к геометрии транзисторов.

Несколько конгрессменов требуют запрета продажи любого ПО для разработки современных полупроводниковых элементов КНР. Речь идет об основополагающих технологиях, которые американцы считают важной частью национальной безопасности страны.

В настоящее время лишь Samsung и TSMC освоили 5-нм техпроцесс. Китайские компании осваивают пока более старые технологии. Как мы уже писали, КНР очень активно и, главное, успешно развивает разработку процессоров. Американцы считают, что если закрыть китайцам доступ к технологиям производства чипов, то это отбросит КНР на много лет назад в вопросе полупроводниковых элементов.

Машина для фотолитографии ASML весит около 180 тонн и стоит примерно $170 млн

Пытаясь конкурировать с TSMC (Тайвань) в производстве микросхем последнего поколения, конгломерат Samsung (Южная Корея) пошёл на крайние меры. Как стало известно Nikkei Asia, осенью 2020 года вице-президент Samsung Electronics Ли Джэ Ён (Lee Jae-yong, де-факто это руководитель всего Samsung) летал в Нидерланды на переговоры с руководством ASML — мировым монополистом на рынке оборудования для самой продвинутой версии фотолитографии в глубоком ультрафиолете (EUV).

Nikkei Asia называет эту поездку в разгар пандемии отчаянным шагом. Корейцы пытаются выпросить уникальные сканеры ASML, более 70% которых сейчас уходит главному конкуренту — тайваньской TSMC.

Будущий сканер ASML с высокой числовой апертурой 0,55 (high-NA EUV) стоимостью примерно $300 млн. Источник: презентация ASML

Голландская компания ASML — монополист на рынке оборудования для фотолитографии в глубоком ультрафиолете (EUV) с запасом технологического лидерства на несколько лет перед конкурентами. Поэтому задержка следующего поколения сканеров не отразится на прибыли компании, считают источники Seeking Alpha. Даже наоборот, ASML заработает ещё больше на продаже оборудования текущего поколения.

Некоторые эксперты считают, что в нынешней ситуации вообще не до апгрейдов. Дефицит такой сильный, что некоторые производители, наоборот, возобновляют производство микросхем предыдущего поколения, ранее снятые с производства.

Закон Мура гласит: “Количество транзисторов, размещаемых на кристалле интегральной схемы, удваивается каждые 24 месяца”. Вы наверняка слышали про этот закон. А еще вы наверняка слышали, что он больше не работает.



Но, если посмотреть на реальные цифры реальных процессоров, мы увидим, что Закон Мура, удивительно точно работает по сей день, вот уже 50 лет.

Тем не менее, мы с вами на собственном опыте чувствуем, что прогресс замедлился. Несмотря на двукратный прирост транзисторов, мы не видим двукратного прироста производительности. Поэтому сегодня мы разберёмся. Что не так с Законом Мура?


Но самое интересное, что важный перелом произошел на рубеже нулевых и 2010-х. И нужны были новые решения.

С какими сложностями столкнулось человечество и как мы их обошли? И чего нам ждать, когда закон Мура действительно перестанет работать?

Полупроводниковая фабрика Samsung в Остине (США)

Переход с 14 нм на 10 нм станет крупнейшим технологическим скачком в плотности транзисторов за всю историю. Плотность увеличивается сразу в 2,7 раза. Таким образом, закон Мура продолжит своё действие на ближайшие годы. Издание AnandTech собрало воедино информацию о планах различных компаний по строительству заводов нового поколения с техпроцессами 10, 7, 6 и 5 нм.