Zo gaan chipfabrikanten op weg naar 7nm

9 reacties
Inhoudsopgave
  1. 1. Kleiner is beter
  2. 2. Waar staan we nu?
  3. 3. De weg vooruit: meer lagen of EUV
  4. 4. De roadmap van Globalfoundries
  5. 5. De roadmap van Intel
  6. 6. De roadmap van Samsung
  7. 7. De roadmap van TSMC
  8. 8. De vergelijking: het beste proces?
  9. 9. Verre toekomst: op weg naar de nanometer
  10. 9 reacties

Kleiner is beter

Vroeger tikten processorfabrikanten als een klok. Hoewel er flinke prestatiewinsten werden geboekt door het bedenken van manieren waarop cpu's nog slimmer en efficiënter kunnen werken, waren we voor de echt grote sprongen aangewezen op nieuwe nodes, ook wel productieprocedés. De laatste jaren stokt die ontwikkeling. Hoe komt dat en hoe gaan chipfabrikanten toch verder met het nóg verder verkleinen van chips?

Om te beginnen is het goed om te weten waar die continue verkleining van productieprocessen eigenlijk goed voor is. Elke chip, of het nou een duizenden euro's kostende gpu of een smartphone-cpu van een paar tientjes is, bestaat op het kleinste niveau uit simpele transistors. Die transistors schakelen tussen 0 en 1 en lossen gezamenlijk de meest ingewikkelde berekeningen op.

Hoe kleiner een productieproces, des te minder ruimte elke transistor inneemt. Die kleinere afmetingen - of toegenomen dichtheid, zo je wil - zorgen voor drie belangrijke voordelen bij het ontwerpen van een processor. Ten eerste kunnen er meer transistors op dezelfde oppervlakte worden geplaatst, waardoor een chip simpelweg sneller wordt. Daarnaast heeft een kleinere transistors ook een lagere weerstand. Het gevolg hiervan is dat er minder stroom nodig is om hem te laten schakelen en dat het verbruik dus afneemt, wat tevens doorwerkt in de warmteproductie.


Een wafer chips in productie in de fabrieken van TSMC.

Bovendien geldt dat je chip kleiner en daarmee goedkoper te produceren wordt. Chipfabricage wordt immers per wafer (een schijf van 30 x 30 cm) afgerekend en aangezien er meer chips op één wafer zullen passen, nemen de kosten per processor af. Uiteraard is dat alleen een voordeel als een wafer gebaseerd op de nieuwe productiemethode niet al te veel duurder is. Voor chips waarvan de prestaties en het verbruik erg belangrijk zijn, zoals (mobiele) cpu's en gpu's, is een nieuw proces het doorgaans al heel gauw waard. Eenvoudiger chips (bijvoorbeeld die in je router) zijn vaak op een wat ouder, goedkoper productieprocedé gebakken.

Wat is een node?

Men zegt wel eens dat alles vroeger beter was. Daarover valt te discussiëren, maar eenvoudiger was het leven sowieso. Tot eind jaren '90 werd voor de grootte van de verschillende productieprocedés - destijds nog vaak uitgedrukt in micro- in plaats van nanometers - simpelweg de afmeting van het kleinste chiponderdeel gebruikt. Voor marketingdoeleinden werd daar op en duur creatiever mee omgegaan en inmiddels is er geen enkel onderdeel in je 14nm-processor meer daadwerkelijk 14 nanometer groot.

Op dit moment gebruiken alle fabrikanten hun eigen definities voor de naamgeving van nodes. De ene nanometer is zodoende de andere niet: Samsungs 10nm-proces is aanmerkelijk minder klein dan dat van Intel, terwijl TSMC's 16nm-proces zelfs niets anders is dan zijn eigen 20nm-procedé, maar dan met gebruik van FinFET's. Verderop in dit artikel vind je een up-to-date vergelijking van alle courante en geplande processen van de vier grote foundries oftewel chipbakkers.


Een render van een finfet-transistor, zoals die voor alle courante procedés wordt toegepast.

0
*