Frage:
Warum wurden bei der Auswahl der Nanometerprozesse durch Intel / AMD die spezifischen Zahlen 5, 7, 10, 14, 22, 32, 45 usw. ausgewählt?
Akiva
2020-07-26 08:27:39 UTC
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Wenn Sie sich die Roadmaps für den CPU-Herstellungsprozess ansehen https://wccftech.com/intel-expects-launch-10nm-2017/ enter image description here

  1. 10 µm - 1971
  2. 6 µm - 1974
  3. 3 µm - 1977
  4. 1.5 µm - 1981
  5. 1 µm - 1984
  6. 800 nm - 1987
  7. 600 nm - 1990
  8. 350 nm - 1993
  9. 250 nm - 1996
  10. 180 nm - 1999
  11. 130 nm - 2001
  12. 90 nm - 2003
  13. 65 nm - 2005
  14. 45 nm - 2007
  15. 32 nm - 2009
  16. 22 nm - 2012
  17. 14 nm - 2014
  18. 10 nm - 2016
  19. 7 nm - 2018
  20. 5 nm - 2020
  21. 3 nm - ~ 2022
    22. ol>

    Warum werden diese Nummern speziell ausgewählt? Ich habe mich umgesehen und es gibt Abweichungen wie:

    Samsung Electronics begann 2010 mit der Massenproduktion von 64-Gbit-NAND-Flash-Speicherchips nach einem 20-nm-Verfahren. [114]

    TSMC begann 2013 mit der Produktion von 16-nm-FinFET-Chips. [115]

    Und viele andere.

    und so weiter. Für Intel und AMD sind beide jedoch im Gleichschritt. Gibt es etwas an diesen Zahlen, das sich für den Herstellungsprozess eignet? Oder ist die Auswahl völlig willkürlich?

* Der 14-nm-Prozess bezieht sich auf den MOSFET-Technologieknoten, der der Nachfolger des 22-nm- (oder 20-nm-) Knotens ist.Die 14 nm wurden von der ** International Technology Roadmap for Semiconductors (ITRS) ** so benannt.Bis etwa 2011 wurde ein Knoten von 22 nm nach 16 nm erwartet. * Von https://en.wikipedia.org/wiki/14_nm_process#:~:text=The%2014%20nm%20process%20refers,expected%20to% 20be% 2016% 20nm.
Außerdem ist der ITRS-Benennungsprozess zusammengebrochen, da verschiedene Fab-Unternehmen in ihrer Technologie auseinander gegangen sind und ihre Knoten nicht mehr nur auf nm-Basis verglichen werden können.
Ich glaube nicht, dass Intel in diesem Jahr kommerzielle 5-nm-Chips auf den Markt bringen wird, oder?Ich weiß, dass sie seit ungefähr 8 Jahren 5 nm in "2020" auf ihrer Roadmap eingetragen hatten.
Ich wünschte, Sie hätten als Semi-Log gezeichnet!
"Was Intel und AMD betrifft, sind beide im Gleichschritt."Bist du sicher?Die Zahlen, die Sie erwähnen, sind rein Marketing, die tatsächliche Größe des Verfahrens variiert zwischen den Unternehmen.Intels 7nm ist nicht AMDs 7nm.
In FinFET-Prozessen gibt es zwei Gates pro "Gate".Mein 130-nm-Prozess ist 100 nm und mein 90-nm-Prozess ist 100 nm.Mein 14nm ist 20nm, aber dann war es 12nm, und dann hat es sich bei 16nm niedergelassen.Das Metall ist eher ein Problem.Ich habe geholfen, die Köche für eine höhere Metalldichte zu optimieren und einige davon an den Toren zu ändern.
@rwong, das Prozessgrößen aus verschiedenen Fabriken nur auf der Grundlage ihrer behaupteten nm vergleicht, war niemals vernünftig.Verschiedene Fabriken messen verschiedene Dinge.Zum Beispiel entspricht der 7-nm-Wert von TSMC in etwa dem 10-nm-Wert von Intel.
Fünf antworten:
Jörg W Mittag
2020-07-26 11:02:15 UTC
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Dafür gibt es verschiedene Gründe.

Die Zahlen sind nicht wählt

Moderne CPU-Herstellungsprozesse, zumindest für erstklassige Mainstream-CPUs wie Intel Xeon und Core, AMD Epyc und Ryzen usw., befinden sich am äußersten Rand dessen, was derzeit physikalisch möglich und wirtschaftlich rentabel ist.

Da die Gesetze der Physik und der Wirtschaft für alle Akteure gleich sind, ist zu erwarten, dass sie alle dieselbe Technologie verwenden. Dies kann nur dann anders sein, wenn ein Unternehmen einen völlig bahnbrechenden technologischen Durchbruch schafft, ohne dass es ein anderes Unternehmen bemerkt. Angesichts des hohen Wettbewerbs, des von allen Unternehmen investierten Forschungs- und Entwicklungsaufwands und der vergleichsweise kleinen Community, in der jeder weiß, was die anderen vorhaben, ist dies höchst unwahrscheinlich.

Mit anderen Worten: Intel und AMD wählen nicht die Größe des Prozessknotens aus, sondern verwenden nur das Beste, was derzeit verfügbar ist, und das ist für beide Unternehmen ähnlich.

Die Zahlen sind nicht real

Die Zahlen sind Marketingbegriffe, die von einem Think Tank der Branche ausgewählt wurden. Sie erfassen nicht jedes Detail der verschiedenen Prozesse genau. Es kann durchaus Unterschiede in den Prozessen geben, die mehr Einfluss haben als die Knotengröße.

Beispielsweise verwendet Intel derzeit die verbesserte zweite Generation seines 10-nm-Prozesses. Sowohl die erste als auch die verbesserte zweite Generation dieses Prozesses werden in der Roadmap in Ihrer Frage unter dem gleichen Namen "10 nm" zusammengefasst.

Das bringt uns zu unseren beiden nächsten Punkten. Der erste ist ein Rückfall auf Punkt 1, der zweite ist ein Rückfall auf diesen zweiten Punkt:

Die Nummern werden von Intel und AMD

nicht ausgewählt

Wie bereits erwähnt, handelt es sich bei den Zahlen um Marketingbegriffe, die von einem Think Tank der Branche ausgewählt wurden. Sie werden nicht von Intel und AMD ausgewählt.

Die Zahlen sind Vorhersagen

Es gibt eine andere Art und Weise, in der die Zahlen nicht real sind: Sie sind nicht nur Marketingbegriffe, die nicht alle Details vollständig erfassen, sondern auch Vorhersagen .

Nun, wie Sie wahrscheinlich wissen, sind Vorhersagen schwierig. Besonders Vorhersagen der Zukunft. Ein typisches Beispiel: Die Roadmap, die Sie in Ihrer Frage zeigen, hat einen Prozessknoten von 5 nm für 2020, aber die aktuellen Top-Angebote sind 10 nm von Intel und 7 nm von AMD, Apple und nVidia. IBMs aktuelles Spitzenmodell ist der POWER9, der 2017 in einem 14-nm-Prozess eingeführt wurde. Der POWER10 wird voraussichtlich 2021 erhältlich sein und entweder in 10 nm oder 7 nm hergestellt werden.

Wie Sie sehen können, ist die Vorhersage tatsächlich doppelt falsch : Sie sagt voraus, dass Intel und AMD im Gleichschritt sind, und sie sagt voraus, dass die Prozessknotengröße 5 nm beträgt, Intel und AMD jedoch nicht im Gleichschritt und keiner der beiden hat noch 5 nm erreicht.

Die Zahlen sind eine Art sich selbst erfüllende Prophezeiung

Kein Unternehmen möchte erwischt werden, wenn es die vorhergesagten Prozessverbesserungen nicht erreicht. Sie arbeiten also sehr hart, um "ins Schwarze zu treffen", aber nicht härter, da diese Verbesserungen sehr teuer sind. ( Moores zweites Gesetz sagt voraus, dass die Chipherstellung exponentiell teurer wird, wenn Chips exponentiell billiger (bei gleicher Leistung) oder exponentiell leistungsfähiger (bei gleichem Preis) werden.)

Dies ähnelt dem, was mit Moores Gesetzen passiert ist: Als Gordon Moore seine Gesetze aufschrieb, schrieb er sie ursprünglich als historische Beobachtungen auf und projizierte ihre Trendlinien 10 Jahre in die Zukunft, ohne sie tatsächlich zu haben solide statistische Gründe dafür. 10 Jahre später überarbeitete er sie (ursprünglich hatte er jedes Jahr eine Verdoppelung projiziert, die er dann alle zwei Jahre auf eine Verdoppelung umstellte). Seitdem haben sich die Moore'schen Gesetze jedoch von historischen Beobachtungen zu groben Vorhersagen zu Markterwartungen gewandelt , wo ein Hersteller, der die geplanten Verbesserungen der Moore-Gesetze nicht erreicht, dieses Versagen gegenüber dem Markt, den Aktionären und den Stakeholdern rechtfertigen muss.

Beachten Sie auch, dass trotz der Konsequenzen, dass das Mooresche Gesetz nicht eingehalten werden kann, die tatsächliche Entwicklung

2012 unter die vom Mooreschen Gesetz vorhergesagte Kurve gefallen ist und zu sein scheint Abflachen.

Der ISTR hatte einen ähnlichen Effekt.

Beachten Sie jedoch, dass der Think Tank der Branche, der den ISTR veröffentlicht hat, ihn seit 2017 nicht mehr verwendet. Sie haben eine Reihe neuer Vorhersagen mit dem Namen ISDR erstellt, die mehr auf " Pull "von neuen Anwendungen erstellt als" Push "von Prozessverbesserungen.

Für Informationen vermute ich, dass sie ihre Generationen mit "+" markieren?Bedeutet "10nm +" wäre die zweite Generation?
Es ist auch erwähnenswert, dass sie als Teil ihrer Vorhersagen auch einem Muster folgen, bei dem sie alle ~ 3 Jahre um ~ 33% fallen.
Erinnern Sie sich noch an Pentium 4, als wir die CPU in Hertz gemessen haben?Es war großartig für das Marketing, aber völlig nutzlos in Bezug auf die tatsächliche Rechenleistung.Als die Core-Serie veröffentlicht wurde, waren sie 1/3 bis 1/4 der "MHz" (4 GHz fielen auf etwa 1 GHz), aber die Verarbeitungsleistung war leicht 50% höher.Hier ist es praktisch dasselbe;eine fast nutzlose Zahl.
-1
Der STAR hat einen ähnlichen Effekt - Meinst du den ITRS?
Ich denke, die Details dieser "Industrie denken danke" würden den Beitrag sehr verbessern (obwohl es schon gut genug für ein Up ist).
Es ist erwähnenswert, dass Sie die Knotengrößen zwischen Intel- und TSMC (AMD) -Prozessoren nicht direkt vergleichen können - Intels 10 nm sind in Bezug auf Leistung und Transistordichte ungefähr gleich wie die 7 nm von TSMC und die 7 nm von Intel sind ungefähr gleich wie die 5 nm von TSMC.
@NobodyNada Tatsächlich produziert Intels 10-nm-Prozess tatsächlich etwa 10% mehr Transistoren pro Flächeneinheit (~ 100 M / mm ^ 2) als der 7-nm-Prozess von TSMC (~ 91 M / mm ^ 2).
@J ... auf einem einfachen SRAM ... Ein weiterer wichtiger Punkt.Die tatsächliche Transistordichte für eine komplexe CPU würde stark von dem projizierten Maximum abweichen, das für einfache Speicherzellen erreicht wird.IRC, Intel 14 nm hat eine höhere Dichte "auf Papier" als GloFo 14 / 12nm, wurde jedoch in CPUs niedriger gemessen.
@DanM.Ja, völlig kontextsensitiv - Ich habe eine maximal erreichbare Dichte gewählt, um den Punkt zu verdeutlichen, aber Sie haben Recht, beide Prozesse sind unterschiedlich und sie erzielen Gewinne in unterschiedlichen Geometrien.
Martin Maat
2020-07-26 11:26:31 UTC
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Um Mikrochips mit vielen Transistoren in großen Mengen herzustellen, benötigen Sie einen der folgenden:

https://www.asml.com/de/products/euv-lithography-systems

Dies ist der Marktführer in der Branche (sie stammen aus einem Gebiet in den Niederlanden, von dem bekannt ist, dass es bei Schweinen und ... Chip-Maschinen eine große Rolle spielt). Wenn Sie heute die neueste und beste Maschine kaufen, haben die herauskommenden Chips eine Pfadbreite von 5 nm. Vor einigen Jahren waren die Wege etwas breiter, sie werden regelmäßig bessere Angebote haben wie jeder Hersteller. Es ist also weniger die Wahl von Intel als vielmehr die Frage, was die neuesten ASML-Maschinen leisten können.

[Bearbeiten]

Wie Akivas Kommentar zu Recht feststellt, wird die Frage von Intel an ASML weitergeleitet.

Gullible answer

Mit jeder Generation tun sie das Beste, was sie können, wenn sie den Zustand ihres R&D angeben.

More zynische Antwort

Alle paar Jahre einen bescheidenen, aber gerade so bedeutenden Schritt zu unternehmen, ist für die gesamte Branche von Vorteil. Chip-Maschinenhersteller können für ein paar Jahre eine Reihe von Maschinen verkaufen (die zwischen 40 Millionen und über 100 Millionen Dollar pro Stück liegen). Wenn dann jeder potenzielle Kunde eine neue Version veröffentlicht, können Sie denselben Trick erneut spielen. Chiphersteller sind damit einverstanden, sie können ihren Kunden das Gleiche antun und alle paar Jahre größere und bessere Chips anbieten. Sie sind damit einverstanden, Sie können alle paar Jahre ein neues auffälliges Gerät kaufen, wenn Sie sich mit dem alten langweilen.

Ich kenne die wirkliche Antwort ehrlich gesagt nicht, sie liegt wahrscheinlich irgendwo zwischen den beiden.

Gab es dann bestimmte Gründe, warum diese Zahlen gewählt wurden, wenn es um ASML geht?
@Akiva Ursprünglich waren sie ungefähr sqrt (2) voneinander entfernt, so dass jede Hauptgeneration ungefähr die Dichte verdoppeln würde, während kleinere Generationen (halbe Knoten) einen kleineren Unterschied darstellen würden.Vor Jahrzehnten, als die physikalische Messung zusammenbrach, setzten die Knotennamen diese Tradition fort, obwohl sie jetzt im Wesentlichen willkürlich sind.
Es sollte beachtet werden, dass es nicht * nur * die ASML-Maschine ist.Sie benötigen Lithografie, aber es gibt noch viele andere Schritte mit Maschinen von Unternehmen wie Applied Materials, KLA und Lam.Prozesse auf dem neuesten Stand der Technik erfordern in diesen anderen Schritten häufig neue Materialien oder neue Fähigkeiten. Der Grund * warum * es die branchenweite Roadmap gibt, über die Jörgs Antwort spricht, ist, dass all diese Gerätehersteller darauf hinarbeiten können, die Maschinen zu liefern, die die kleineren Funktionsgrößen ermöglichen, und hoffentlich kommen alle pünktlich dort an.
Der zynische Teil ist einfach Unsinn.Die große Sache (warum ASML jetzt so dominant ist) ist EUV.Dies ist eine völlig neue Technologie, bei der die gesamte Optik von Grund auf neu gestaltet wurde.Die Lichtquelle hat sich von einem Argonfluorid-Excimer-Laser mit 193 nm (tiefes UV) zu einer Zinndampf-Röntgenquelle bei 13,5 nm verschoben.Das ist Physik, kein Marketing.Bei 13 nm funktionieren Linsen nicht mehr, daher benötigen Sie Röntgenspiegel.
analogsystemsrf
2020-07-26 18:42:46 UTC
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Gordon Moore begann bei Shockley Labs in der Bay Area zusammen mit mehreren anderen vielfältigen und kreativen Geistern. Als diese Leute die Kopfspiele von Shockley satt hatten, arrangierten sie eine Finanzierung durch Sherman Fairchild (von Fairchild Corp.) und gründeten Fairchild Semiconductor.

Hier ist der entscheidende Punkt: Bei Fairchild mussten Dr. Moore und die anderen (7) Gründer INVENT ihre gesamte Ausrüstung zur Verfügung stellen. Chemisch (was Moores Spezialität war), mechanisch (Präzisionsausrichtung), metallisches Spritzen von Aluminium und OPTICALLY.

Die ursprüngliche Optik waren einfach die Objektive einer Doppellinsen-Reflexkamera. Bei typischen 35-mm-Kameraobjektiven kann eine Auflösung von 50 Linien bis 100 Linien pro Millimeter unterstützt werden, was bei 1.000 Mikrometern pro Millimeter angibt, dass die beste Auflösung irgendwo zwischen 20 Mikrometern und 10 Mikrometern lag.

Das hat ungefähr ein Jahrzehnt gereicht. Aber die anderen Teile der Fabrik - das Ätzen, das Sputtern (bevor Implantate kamen), die Präzision und wiederholbare Positionierung, der lichtempfindliche Fotolack usw. ALL MUSSTEN ERFINDET WERDEN.

Und Gordon Moore war in der idealen Situation und trug jeden Tag dazu bei, die Ergebnisse des "Gee, das macht die meiste Zeit viel Spaß, wenn wir die Menschheit entlang dieser unglaublichen Fähigkeit zur Herstellung bewegen".

Er konnte sehen, dass die physischen Grenzen weit entfernt waren, also sagte er zunächst alle 2 Jahre eine 2: 1-Änderung voraus.

Diese schnelle binäre Änderung hat nachgelassen. Es ist sehr schwer. Einfache Kameraobjektive reichen nicht mehr aus. Außerdem wird viel Software benötigt, um die Produktionssysteme vorzuziehen und die Randeffekte von Photonen in nützliche Endergebnisse umzuwandeln.

Es ist sehr schwer. Und langsam ... Mutter Natur zu täuschen.

Ich glaube nicht, dass es bei dieser Frage direkt um das Moores-Gesetz ging, daher muss diese Antwort stärker verknüpft werden
March Ho
2020-07-27 01:59:43 UTC
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Zwar basieren die Namen der Prozessknoten derzeit lediglich auf der Vermarktung und nicht auf einer physikalischen Eigenschaft des Siliziums. Der Prozessknoten wurde jedoch verwendet, um die tatsächlichen Größen (in nm) der Transistoren auf dem Silizium in Bezug auf genau zu bestimmen die Gatelänge jedes Transistors und die Metallhalbtonhöhe zwischen den Transistoren. Als die Fortschritte beim Schrumpfen der Matrizen immer schwieriger wurden, wurden die tatsächlichen physischen Abstände vom Namen des Prozessknotens entkoppelt.

Wie IEEE Spectrum ausführt:

In einer Zeit, in der die Gatelänge und die Metallhalbtonhöhe in etwa gleich waren, stellten sie die bestimmenden Merkmale der Technologie zur Herstellung von Chips dar und wurden zur Knotennummer. Diese Merkmale auf dem Chip wurden in der Regel mit jeder Generation um 30 Prozent verkleinert. Eine solche Verringerung ermöglicht eine Verdoppelung der Transistordichte, da eine Verringerung der x- und y-Abmessungen eines Rechtecks ​​um 30 Prozent eine Halbierung der Fläche bedeutet

...

Die Knotennummer der Branche „hatte bis dahin absolut keine Bedeutung, da sie nichts mit einer Dimension zu tun hatte, die Sie auf dem Würfel finden können und die sich auf das bezieht, was Sie wirklich tun“, sagt Paolo Gargini, ein IEEE Life Fellow und Intel-Veteran, der eine der neuen Metrikbemühungen leitet.

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Sind die Knotennamen heutzutage mindestens annähernd proportional zu * einer * Längenzahl, die Sie sich beim Betrachten der Chips vorstellen können, oder sind sie heutzutage völlig und völlig willkürlich?
Es ist auch erwähnenswert, dass ein einzelnes Siliziumatom 0,2 nm breit ist und der kleinste bisher erfundene Transistor 1 nm ist.Das größere Problem ist das Quantentunneln und die Quantenteleportation, wodurch begrenzt wird, wie nahe sie beieinander sein können.
@TannerSwett: Wie in [einem Kommentar] erwähnt (https://electronics.stackexchange.com/questions/512367/when-intel-amd-choose-the-nanometer-processes-why-were-the-specific-numbers/512368##comment1314562_512368) vom Benutzer [J ...] (https://electronics.stackexchange.com/users/50736/j): Intels aktueller Top-of-the-Line 10nm + -Prozess kann ca.100 Millionen Transistoren pro Quadratmillimeter, während der 7-nm-Prozess von TSMC nur für ca.91 Millionen Transistoren pro Quadratmillimeter.Während * auf dem Papier * der 7-nm-Prozess dichter sein sollte, passt tatsächlich der 10-nm-Prozess zu mehr Elementen.
Mit anderen Worten, die Knotennummer hat nicht nur keinen Bezug zur Größe der Merkmale auf dem Chip, sondern ist sogar aktiv irreführend.
user258769
2020-07-29 17:26:29 UTC
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Die von Intel gewählten Nummern (beachten Sie, dass andere Hersteller leicht unterschiedliche Namenskonventionen verwenden - globale Gießereien hatten ihren 32-nm-Knoten, gefolgt von 28-nm-Knoten, und TSMC hat 12-nm- und 6-nm-Knoten entlang ihrer 14-nm + - und 7-nm + -Knoten - es gilt jedoch das gleiche allgemeine Prinzip) spiegeln die Tatsache wider, dass jeder Knoten ungefähr die doppelte Dichte seines vorherigen Knotens hat.

Also 5 ^ 2 = 25 ist die Hälfte von 7 ^ 2 = 49 ist die Hälfte von 10 ^ 2 = 100 ist die Hälfte von 14 ^ 2 = 196 und so weiter.Offensichtlich ist dies nicht ganz genau, da der Knoten selbst nicht genau doppelt so dicht ist wie der vorherige Knoten (ein Grund, warum Intel so viele Probleme mit seinem 10-nm-Knoten hatte, ist, dass sie die Zieldichte weit höher eingestellt haben https://www.extremetech.com/computing/295159-intel-acknowledges-its-long-10nm-delay-caused-by-being-too-aggressive) und weil die Marketing-Leute nett mögen, runde (oder zumindest ganze) Zahlen.



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