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Samsung dévoile des outils de conception Gate-All-Around de 3 nm

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Lors de son Samsung Foundry Forum cette semaine, Samsung a déclaré que son kit de conception de produits pour puces 3 nm est désormais en alpha, ayant atteint le jalon de développement 0.1. Samsung prévoit de lancer une pléthore de nœuds de processus dans les années à venir, avec des pistes de développement prévues pour 7 nm, 6 nm, 5 nm, 4 nm et oui, 3 nm.

Pour le nœud 3 nm, Samsung introduira une nouvelle architecture de transistor évoluée. Depuis qu’Intel a lancé son processus 22 nm, les CPU et GPU hautes performances ont utilisé des FinFET (TSMC, Samsung et Globalfoundries ont tous proposé des conceptions FinFET lorsqu’ils ont lancé leurs nœuds de processus 16 nm et 14 nm). Les nœuds 14 nm, 10 nm et 7 nm ont tous utilisé des FinFET – des «ailettes» verticales au-dessus de l’ancienne structure de canal 2D, qui augmentent la zone de contact entre le canal du transistor et la grille.

FET-Types-Samsung

Il existe deux façons de construire cette nouvelle structure de porte tout autour (GAA) – les nanofils et les nanofeuilles. Les nanofils sont difficiles à construire mais optimaux pour une faible puissance. On pense que les nanofeuilles présentent des avantages en termes de performances et de mise à l’échelle, et Samsung utilisera cette approche pour son nœud 3 nm. Il appelle cette conception un MBCFET, qui signifie Multi-Bridge Channel Field Effect Transistor.

Je veux prendre un moment pour discuter de la façon dont les fonderies communiquent les avancées qu’elles attendent des nœuds de processus, car cela a été récemment soulevé lors d’une discussion avec vous concernant les améliorations d’AMD, de TSMC et des nœuds. Voici ce que dit le PDF de Samsung :

Par rapport à la technologie 7 nm, le processus 3GAE de Samsung est conçu pour fournir jusqu’à 45 % de réduction de la surface de la puce avec une consommation d’énergie réduite de 50 % ou alors 35 % de performances en plus. (Soulignement ajouté).

Maintenant, comparez cela avec le jeu de diapositives de l’entreprise :

La façon la plus logique de lire la diapositive est « 3 nm augmente les performances de 35 % tout en réduisant la puissance de 50 % et la surface de 45 % par rapport à 7 nm ». L’utilisation de virgules, sans qualificatif, implique que ces avantages sont fournis les uns à côté des autres, et non que deux d’entre eux s’opposent l’un à l’autre.

Nous n’accusons pas Samsung de quoi que ce soit de fâcheux ici, car honnêtement, nous avons vu ce genre de dérapage à plusieurs reprises de la part de plusieurs entreprises. Pendant des décennies, ce genre de déclarations ont été souvent des déclarations « et ». Comme il est devenu plus difficile d’améliorer les performances et la puissance, nous avons vu des entreprises adopter diverses stratégies. Parfois, plusieurs conceptions de cœur sont utilisées dans le même SoC pour optimiser la consommation d’énergie. Certaines entreprises ont choisi de rester sur des nœuds de processus plus anciens ou ont commencé à échelonner leurs cycles d’adoption. AMD et Nvidia ont sauté 20 nm pour les GPU et les deux sociétés ont utilisé une conception optimisée 16/14 nm appelée 12 nm plutôt que de passer au nœud de processus 10 nm utilisé par Apple et Samsung il y a plusieurs années.

Les améliorations pour 3 nm par rapport à 7 nm sont assez bonnes, mais ce nœud ne sera pas livré avant un certain temps. Voici la progression telle que communiquée par Samsung dans le même diaporama.

Cela montre comment l’entreprise s’attend à ce que chacune de ses lignes de conception actuelles évolue et, un peu par extension, comment elle s’attend à ce que ses clients actuels évoluent. Samsung n’a pas précisé exactement quelle est la distinction entre chacun de ces nœuds, ni quels chemins il attend de certains clients, mais nous connaissons certains aspects des nœuds. 8nm, par exemple, n’utilise pas explicitement EUV, alors que 7nm le fait. La société prétend offrir « quatre processus basés sur FinFET de 7 nm à 4 nm qui exploitent la technologie ultraviolette extrême (EUV), ainsi que 3 nm GAA ou MBCFET ». Cette formulation est quelque peu ambiguë et implique que Samsung pourrait proposer à la fois GAA (nanofils) et MBCFET (nanosheets).

À l’heure actuelle, Samsung s’attend à avoir 5 nm en production de masse d’ici 1H 2020 (gains prévus de 10 % de performances ou de 20 % de consommation d’énergie sur 7 nm). Les livraisons aux consommateurs de produits construits sur 5 nm seraient attendues entre fin 2020 et début 2021. Le FinFET GAA de la société est prévu pour la production à risque fin 2020 et la production en volume fin 2021. Les livraisons aux consommateurs seraient alors attendues au deuxième semestre 2022 ou début 2023. Il y a souvent un délai de 6 à 12 mois entre le moment où une fonderie entre en production en volume et le moment où les consommateurs peuvent réellement acheter du matériel, en fonction du nœud, du produit et du degré de travail effectué par le client de la fonderie pour expédier le matériel final. Les téléphones portables, par exemple, passent par un processus de test et d’approbation assez long. Composants comme les GPUSEEAMAZON_ET_135 Voir Amazon ET commerce expédier généralement plus rapidement.

Samsung a mené le monde de la fonderie dans la transition 14 nm mais a perdu cette couronne au profit de TSMC à 10 nm. Contrairement à TSMC, il a choisi de déployer EUV sur son nœud 7 nm dès le premier jour. À ce jour, il n’a pas annoncé publiquement avoir remporté de clients majeurs comme AMD ou Nvidia pour de futurs produits, bien qu’il ait signé un accord avec IBM pour construire les futurs processeurs POWER . La société s’est fixée un calendrier agressif et a clairement l’intention de se battre avec TSMC pour le leadership global du marché.

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