Prozesstechnologie und daraus mögliche Optionen für AMD

BavarianRealist

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Dieser Thread widmet sich den auf dem Markt verfügbaren als auch zukünftigen Prozessen, die AMD zur Verfügung stehen könnten.

Es geht um die Überlegungen, welche Optionen AMD auf Basis der verschiedenen Prozesse hat. Was könnte AMD auf welchem Prozess entwickeln und wer (TSMC oder GF?) könnte was produzieren. Es geht also um die Prozesse von TSMC und GF sowie darum, welche Produkte auf welchem Prozess (28nm, 20nm, etc.) entwickelt und gefertigt werden könnten.

Zum Einstieg ein paar interessante Infos von TSMCs Webpage:


Auf TSMCs Page heißt es zum 28HPM-Prozess (den AMD für seine GPUs verwendet):

"...The 28nm high performance (HP) process is the first option to use high-k metal gate process technology. Featuring superior speed and performance, the 28HP process targets CPU, GPU, FPGA, PC, networking, and consumer electronics applications. The 28HP process supports a 45 percent speed improvement over the 40G process at the same leakage/gate..."

AMDs kleine Puma-Vorfahren auf 40nm erreichten 1,7Ghz. Die aktuellen Beema erreichen im Turbomodus bis zu 2,4Ghz, also bereits +41%. Von Beema wird es vomöglich auch noch höher getaktete Versionen geben. Zudem wissen allerding nicht gesichert, wo Beema gefertigt wird (TSMC, GF oder bei beiden?).


Zum 20nm-Prozess schreibt TSMC:

"...TSMC's 20nm process technology can provide 30 percent higher speed, 1.9 times the density, or 25 percent less power than its 28nm technology. TSMC 20nm technology is the manufacturing process behind a wide array of applications that run the gamut from tablets and smartphones to desktops and servers..."

"Can" provide! Zudem wird nicht gesagt, welche Prozesse (LP oder HP) verglichen werden. Der große Vorteil von 20nm-Prozess gegenüber 28nm scheint der große Sprung in der Density zu sein. Bei Takt und Energieeffizent scheint er keine so großen Sprünge gegenüber 28nm zu machen, was auch mit folgender Info zum 16nm-Prozess angedeutet wird:


Über den 16nm-Prozess heißt es auf der Page von TSMC:


16nm vs. 28nm-HPM:
"...TSMC's 16FF+ (FinFET Plus) technology can provide above 65 percent higher speed, around 2 times the density, or 70 percent less power than its 28HPM technology..."

16nm vs. 20nm:
"...Comparing with 20SoC technology, 16FF+ provides extra 40% higher speed and 60% power saving. By leveraging the experience of 20SoC technology, TSMC 16FF+ shares the same metal backend process in order to quickly improve yield and demonstrate process maturity for time-to-market value..."

Nimmt man die Vergleiche des 16nm-Prozesses, lässt sich für die Verbesserungen von 28nm-HPM zu 20nm und 16nm Folgendes ableiten:

Speed: 165%/140%=118%; der 20nm-Prozess bietet demnach kaum einen Vorteil im Takt gegenüber 28nm-HP. Den gewaltigen Taktsprung liefert dann 16nm.

Efficiency: 16nm 30% Energieverbrauch zu 28nm / 16nm 40% Energieverbrauch zu 20nm => demnach wäre der 20nnm-Prozess etwa 25% effizienter als der 28nm-HPM-Prozess!

Density: 16nm zu 28nm und 20nm zu 28nm: 200%/190% => der 20nm und 16nm-Prozess scheinen die selbe Density zu besitzen.

Folgerung:

20nm macht einen großen Sprung in Density, aber kaum bessere Takte und Efficiency
16nm hat in etwas gleiche Density wie 20nm, macht aber die großen Sprünge in Takt und Efficiency

Zudem: Apple hat den Großteil der 20nm-Kapazitäten gebucht => der Prozess dürfte knapp und daher für andere Interssenten teuer sein.

Meine Schlussfolgerung:
AMD wird auf 20nm kaum was bringen. Im 16nm-Prozess liegt die große Chance, mit den APUs gegenüber Intel endlich wieder gewaltig aufzuholen.

Edit:
Korrektur meiner falschen Rechnung für Efficiency
 
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FredD

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Wenn ich diese Aussagen richtig verstehe, dürfte mit "Speed" nicht der potenzielle Prozessortakt, sondern die Schaltgeschwindigkeit der Transistoren gemeint sein. Aber letztlich würde ich mich an deiner Stelle nicht zu sehr von diesen Aussagen, die aufgrund von Tests mit meist einfach gestrickten Schaltkreisen getroffen und dann von der Marketingabteilung aufbereitet werden, zu irgendwelchen Schlussfolgerungen hinreißen lassen. Einen generellen Trend gibt die Physik letztlich dennoch her: kleinere Leiterbahnen sorgen ab einer bestimmten Größe bei gleicher Bauweise auf gleichen Materialien für höhere Leckströme, ein paar nette Quanteneffekte und eine höhere Flächenleistungsdichte (Abwärme), ergo niedrigere Schaltfrequenzen. Das gibt dann eigentlich schon auf ganz natürliche Weise den Trend in Richtung Mobil- oder Stromspargerät vor, oder eben in Richtung MPC (massive parallel), worunter bedingt auch GPUs und APUs fallen.
 

ONH

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@BR

Wie sieht es aus bei korrekter % Rechnung, deine scheint mir Falsch zu sein? du kannst nicht 2 Prozentwerte mit verschiedenen Ausgangsgrössen so verrechnen wie du das machst.

70% weniger, bedeutet nicht das der Ausgangswert 170% beträgt sondern das 28nm HPM (ist 100%) ~3.3 mal soviel Energie benötigt wie der damit verglichene 16nm Prozess (30%, im 28vs16 Vergleich).

60% less, macht im 20nm (100%) vs 16nm (40%) Vergleich, sagt dass 20 nm 2.5 mal soviel Energie benötigt wie 16 nm.

Damit kann man nun aus denen Zahlen 28 vs 20 vergleichen 3.3/2.5=~1.3 , daher der 20 nm Prozess ist ca. 25% effizienter als der 28nm also 4 Mal sovie wie du ausgerechnet hast. Wenn man davon ausgeht das bei beiden Quellen vom gleichen 16nm Prozess gesprochen wird. Und dem entspricht was TSMC in deinem Zitat angibt ...
 

Complicated

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Es fehlt auch der 14nm Prozess von Samsung/GloFo der nun auch zur Verfügung stehen würde.
 

Complicated

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April 2014: http://globalfoundries.com/docs/def...dries-14nm-collaboration---final.pdf?sfvrsn=2
Auf diesem Prozess kommt Apples A8 Nachfolger in 14nm und Samsung und GF sollten mittlerweile die Synchronisierung ihrer Fabs in Austin, USA und der beiden in Südkorea (S1, S2, S3) und GFs Fab 8 in Saratoga, USA, abgeschlossen haben.

http://www.hartware.de/news_61881.html
Bislang lässt AMD seine Prozessoren und Grafikchips bei GlobalFoundries und TSMC fertigen, aber nach einem Bericht aus Korea wird Samsung demnächst einen Teil davon übernehmen. Dort heißt es, dass Samsung gegen Ende dieses Jahres mit der Produktion von Mikrochips im 14-Nanometer-Prozess beginnen werde und die Auftraggeber seien nicht nur wie bisher Apple und Qualcomm, sondern auch AMD.

Ach und damit du nicht selber rechnen musst:
Nach Angaben der Koreaner verbrauchen 14-nm-Chips 35 % weniger Elektrizität, haben 20 % mehr Prozessorleistung und benötigen 15 % weniger Platz auf der Platine als Chips aus der 20-nm-Fertigung.
 
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BavarianRealist

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Heute heißt es auf digitimes über TSMCs 16nm-Prozess:

"...TSMC has announced its 16nm FinFET Plus (16FF+) process is now in risk production. This enhanced version of TSMC's 16FF process operates 40% faster than the company's planar 20nm system-on-chip (20SoC) process, or consumes 50% less power at the same speed, the foundry claimed...
...The 16FF+ process is on track to pass full reliability qualification later in November, and nearly 60 customer designs are currently scheduled to tape out by the end of 2015, TSMC noted. Due to rapid progress in yield and performance, TSMC anticipates 16FF+ volume ramp will begin around July in 2015."
 

Complicated

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Nun ja ich denke Apple wird einen Grund haben von TSMC zu Samsung zu wechseln nach der 20nm Erfahrung. TSMC ist auch bekannt dafür seine Auftraggeber überoptimistisch mit den Fähigkeiten ihrer Prozesse zu umwerben. Nvidia hat mit Fermi damals die Rechnung bezahlen müssen, während AMD auf Nummer sicher ging mit Evergreen und den Aussagen von TSMC nicht glauben schenkte.

Ist Qualcomm eigentlich noch im Zeitplan mit ihren Snmapdragons in 20nm?
http://www.gsmarena.com/devices_with_snapdragon_810_and_808_to_come_in_h1_next_year-news-9782.php
 

Woerns

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Bei den Angaben zum Prozess muss man das UND vom ODER unterscheiden. Die Marketingabteilung verwendet am liebsten das ODER.
Informationstechnisch gesehen, handelt es sich dabei um ein EXCLUSIVE OR. ;)

Will meinen, dass, wenn man z.B. 40% faster than previous process technologie realisieren will, man garantiert nicht gleichzeitig die 50% less power bekommt. Eher sieht es so aus, dass man aus dem Prozess ein Maximum an 40% faster herausholen kann, wobei dann die Verlustleistung durch die Decke geht. Bzw. man kann die Verlustleistung minimieren, wird dann aber nicht die Performance bekommen.

Soweit zum Marketing. Davon abgesehen hat sich der Prozessanbieter allerdings durchaus Gedanken gemacht, wie die Prozessparameter sinnvoll aufeinander abgestimmt sein können, womit wir beim UND wären.

Einen wichtigen Punkt kündigen die Foundries ungern an: man munkelt, dass die Kosten pro Transistor unterhalb von 28nm nicht mehr weiter sinken, so wie es bei früheren Strukturverkleinerungen regelmäßig der Fall war.
MfG
 
G

Gast11062015

Guest
ich finde diesen immer kleiner wahn nicht sonderlich gut,
das geht alles nur auf kosten der Lebensdauer.


stand ende 2013 theoretische Lebensdauer:
45nm 20 jahre
32nm 18 jahre
14nm 7 jahre



die Folie dazu war von Intel, ibm oder tsmc
 
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gruffi

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Das ist ja eigentlich noch relativ harmlos bei den scheinbar immer kürzer werdenden Anschaffungszyklen. Oder wer nutzt das selbe System 10 Jahre oder länger? Die Sorgen der Zukunft könnten ganz anders ausschauen.

Der Sand wird knapp
 

hoschi_tux

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Die Zyklen werden aber auch nur immer kürzer, weil sich die Konsumentenschafe von den Werbeaussagen blenden lassen..

Als ob derzeit in irgendeinem Sektor der PC Industrie nennenswerte Fortschritte passieren..
 

dekaisi

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Es fehlt auch der 14nm Prozess von Samsung/GloFo der nun auch zur Verfügung stehen würde.

das Problem. 14xm ist nicht für GPUs oder große CPU+APU geeignet. Betriebsspannungen, erwartende Preformance. Das ist eine Tech für z.B ARM und RF Produkte.
Daher kommt ja die 20nm. Darunter wird es für Mainstream erstmal nichts geben. A) weil die Entwicklung teuer ist B) Customer sind die Prozesse nicht leisten können C) ganze Fabs dafür umgerüstet werden müssten.

April 2014: http://globalfoundries.com/docs/def...dries-14nm-collaboration---final.pdf?sfvrsn=2
Auf diesem Prozess kommt Apples A8 Nachfolger in 14nm und Samsung und GF sollten mittlerweile die Synchronisierung ihrer Fabs in Austin, USA und der beiden in Südkorea (S1, S2, S3) und GFs Fab 8 in Saratoga, USA, abgeschlossen haben.


Die 14XM soll bei GF ja nur in Fab8 kommen. Und wir oben, eben nur die "minderwertigen" ARM.
Sinnvoll wäre sie evtl. in ganz anderen Produkten.

stand ende 2013 theoretische Lebensdauer:
45nm 20 jahre
32nm 18 jahre
14nm 7 jahre

Du hast die 40nm vergessen!

Na 28nm wird erstmal Mainstream, praktisch alle heutigen Produkte werden mit 28nm gefertigt werden. Also Fabs mit 28nm werden noch eine ganze weile zu tun haben.

Beispiel, iphone5 hat als PowersavingIC und PowercontrolIC 90nm und 65nm verbaut.
Billige LTE/UMTS Sticks werden in 65nm hergestellt.
Automativ
...
Leistungsschalter...
-> geht auf 28nm.

Sowas wie GPU und CPU wird auf 20nm gehen und da eine weile bleiben, da das noch Kosten günstig ist und die Prozesse ausgereift sind.

AMD hatte 2003 schon 7nm. Also da könnte man auch noch mal was weiter entwickeln :D.
 
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FredD

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Das ist ja eigentlich noch relativ harmlos bei den scheinbar immer kürzer werdenden Anschaffungszyklen. Oder wer nutzt das selbe System 10 Jahre oder länger? Die Sorgen der Zukunft könnten ganz anders ausschauen.

Der Sand wird knapp
Bei dem Artikel wirft der Author und jene Leser, welche seine Inhalte unreflektiert zur Kenntnis nehmen, ziemlich viele Obstsorten in einen Sack und behauptet es wären nur Äpfel drin. Unter dem Titel "Sand wird knapp" kommt eine an den Haaren herbeigezogene Aussage zum Vorschein. Siliziumdioxid stellt nach wie vor den Hauptbestandteil unserer Erdkruste dar. Wenn man so manchem Wiki-Artikel glauben mag, besteht der komplette Planet sogar zu 15 Massenprozent aus Siliziumverbindungen, also etwa 8,9 * 10^24 kg. Damit meine ich nicht, dass die einzelnen Aspekte der "Sandknappheit" vollkommen aus der Luft gegriffen wären:
- lokale Knappheit durch Abbaumonopole
- lokale Knappheit von Bausand aufgrund bestimmter Qualitätsmerkmale und dem örtlichen Abbauvermögen
- Preisbedingte Knappheit durch Angebots- und Nachfrage-Fluktuationen
- Zerstörung von Lebensraum biodiverser Flora und Fauna
- Knappheit durch zu hohen technischen und preisbedingten Aufbereitungsaufwand
- Knappheit von Sand mit bestimmten Merkmalen, z.B. mit genormter Korngröße für Sandstrahl-Anwendungen, etc.
- Knappheit von billigem Sand aufgrund von politischen Rahmenbedingungen, Transportkosten, Zöllen, Einfuhrgenehmigungen, etc.

Mag soweit alles richtig sein. Jeder Aspekt für sich. Deshalb wird das bisschen Sand für die Waferproduktion dennoch nicht knapp. Bausand für Beton ebensowenig, zumindest auf einer globalen Ebene.
Mit dem bestehenden Sand auf der Erde könnten wir immer noch gut 12 Mondmassen auffüllen, verbauen, oder zu Silizium-Wafer verbacken. Das ist dann lediglich eine Frage des technologischen Vermögens und des Energie-Inputs. Unser technologisches Unvermögen steht natürlich auf einem anderen Blatt.
Insofern müsste die Überschrift lauten: "Menschheit zu doof, um häufigsten Rohstoff der Erdkruste ökologisch abzubauen und zu allozieren"

So, zurück zum Thema. Silizium wird nicht knapp, nur die Transistoren daraus werden nicht mehr billiger...
 

dekaisi

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So, zurück zum Thema. Silizium wird nicht knapp, nur die Transistoren daraus werden nicht mehr billiger...

Weil z.B. die seltenen Erden extrem teuer werden. Und heute andere seltene Materialien. Irgend wann muss mal andere Möglichkeiten finden,
 

FredD

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@ dekaisi
So wirklich selten sind die "Seltenen Erden" tatsächlich auch nicht. Schon gar nicht im Vergleich zu Gold oder Platin. Bestenfalls einige der "schweren" (mit Hang zu Radioaktivität) seltenen Erdelemente.
Darüber hinaus sei erwähnt, dass die zum Dopen des Siliziums verwendeten Elemente, als da wären: Germanium, Arsen, Gallium, Indium, Antimon oder Phosphor definitorisch nicht zu den "Seltenen Erden" gehören. Deren Verwendungszwecke wie z.B. Permanentmagneten, LEDs, Leuchtmittel, uvm. bilden eine andere Baustelle.
Aber letztlich ist die Preisfrage nur eine Konsequenz unseres Wirtschaftssystems. Diese Rohstoffe sind in enormen Mengen vorhanden, sie müssen nur ausgehoben, aufbereitet und dem richtigen Zweck zugeführt werden.

Wirklich interessant für CPUs halte ich Kohlenstoff. In bisherigen Versuchen konnten mit stark reduzierten Schaltungen Taktfrequenzen im zwei- bis dreistelligen GHz-Bereich erreicht werden. Das wäre doch was für all die schlecht parallelisierten Anwendungen ;) Zu dumm, dass wir diesen auf konstanter Basis zur Energiegewinnung ver-oxidieren, statt daraus in großem Stil Kohlefasern, Baustoffe, Kleidung, künstliche Diamanten oder die nächsten AMD-Prozessoren herzustellen.
 

gruffi

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@FredD

Ich glaube, es ist nicht nur ein "bisschen Sand", der für die Halbleiterindustrie gebraucht wird. Zudem geht da nicht jeder Sand. Das muss ein besonders reiner Sand sein, den du nicht an jedem x-beliebigen Strand findest. Es gibt übrigens auch noch ganz andere Anwendungsgebiete als Mikrochips, zB Solarzellen.
 

FredD

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Wie gesagt, das Problem ist nicht die absolut verfügbare Menge an Silizium-Verbindungen in der Erdkruste - denn im Vergleich dazu benötigt die gesamte Industrie weltweit wirklich nur ein Bisschen (Vergleich mit den 12 Mondmassen), sondern die Art und Weise wie unsere Wertschöpfungskette aufgebaut ist. Nämlich darauf, stets die am niedrigsten hängenden Früchte abzuernten. Offensichtlich wird das Material mit dem geringsten Bedarf für Aufbereitung (Filtrierung, Reinigung, etc), das dazu noch vor der eigenen Haustüre liegt (Infrastruktur, Transport) irgendwann abgegrast sein. Doof nur, wenn dann keiner die Technologie dazu hat, Wüstensand, Bergwerk-Abraum, sandigen Ackerboden, etc. entsprechend aufzubereiten.
Übrigens, wenn für die Wafer-Herstellung das Sauerstoffanhängsel O2 mit entsprechenden Verfahren vom Silizium abgeschieden wird, sollte - theoretisch - die Qualität des Ausgangsstoffes nur bedingt von Belang sein. Eine Frage der Wirtschaftlichkeit und der technischen Umsetzung letztlich, nicht aber eine Frage der materiellen Ausgangssituation und der Physik. Nur weil etwas dann nach unseren ökonomischen Maßstäben nicht mehr wirtschaftlich wäre, wäre es noch lange nicht nicht-machbar. Startrek lässt grüßen - das wäre ebensowenig wirtschaftlich. Süffisant zusammengefasst: nicht die Knappheit ist das Problem, sondern die Dummheit. Die gibt es ebenso im Überfluss, wie solche Artikel immer wieder zeigen.
 

Woerns

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@Patentaustauschabkommen
Weiß grad nicht, wo die Frage am besten hin passt. Sorry, wenn fehlplatziert.

Das Abkommen müsste gestern ausgelaufen sein, es galt afair ab dem 12.11.2009 und lief über 5 Jahre.
Ist was Neues bekannt?
MfG

Nachtrag:
Als PDF der Vertrag zwischen Intel und AMD vom 12. November 2009.
 
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gruffi

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stimmt so nicht, wenn der sand unrein ist, braucht es eben 1-2 einschmelz/abscheide-vorgänge mehr.
Höherer Aufwand, geringerer Ertrag. Im Endeffekt unrentabel. Irgendwann bezahlst du $300 Euro für einen Mainstreamprozessor, nicht weil der Hersteller so viel dafür verlangt, sondern weil das Teil tatsächlich so viel vom Reissbrett bis zur Auslieferung kostet. Kannst dir ja mal ausrechnen, was ein voll funktionsfähiges >300 mm² Die wie Orochi kostet, bei sagen wir mal 20% Verschnitt und 50% Yields, wenn die Waferpreise plötzlich 4-5 mal so hoch sind, also $15-20k statt der üblichen $4-5k. Da bist du schnell bei >$200 nur für Materialaufwand. Entwicklungs- und Fertigungsaufwand, Validierung, Packaging, Logistik und Personalkosten kommen dann noch hinzu.
 
G

Gast11062015

Guest
naja den intelkäufern kanns ja egal sein, die zahlen doch jetzt schon für einen quad mehr als früher*rofl*
bzw. bezahlen für müll bis zu 100euro;)
 
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dekaisi

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Hbei sagen wir mal 20% Verschnitt und 50% Yields,

Man hat in der Endfertigung 50% Verlust (nicht Yield Fabout).
Daher wird heutzutage am Packaging viel gefeilt. Fabouts bringen da halt nicht viel, wenn danach soviele fertiges Zeug in die Tonne muss, weil man das schneiden nicht beherrt. Daher verlagert man das am liebsten in Spitzentechnologieländer wie Deutschland. Leider darf man eben nicht alle Steps hier machen, da die verwendeten Materiallien hierzulande verboten sind. Daher Umweg über Länder wo es kein Problem darstellt.
50% Yield bei evtl. sehr anspruchsvollen Produkten, eigentlich muss das sehr sehr viel höher sein!
Ist im Prinzip das gleiche, warum man in Deutschland seit Jahren keine/sehr eingeschränkt DVDs herstellen darf/kann (von BD mal ganz zu schweigen).
 
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Woerns

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SoiTec hat mal wieder Zahlen gemeldet (pdf) und verlautbart über fdSOI:
"Recent announcements concerning fully-depleted SOI-based opportunities from STMicroelectronics, Samsung Foundry or GlobalFoundries demonstrate the positive momentum for Soitec's technological solutions, but needs to translate into mass adoption by fabless chip suppliers in order to generate sufficient revenue for Soitec, directly or from royalties paid by its licensees. "

Mit anderen Worten: immern noch kein Kunde jenseits von STMicroelectronics in Sicht, welche ihre fdSOI-Designs ja eingestampft haben. Vor gut einem Jahr war man noch optimistischer, neue Kunden zu gewinnen.
M.E. ist der Hase tot.
MfG
 
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