Common Platform Technology Forum 2013

Publié le 06/02/2013 par
Envoyer Imprimer

Les acteurs de la Common Platform Alliance tenaient hier leur conférence technologique annuelle, le Common Platform Technology Forum. Pour cette sixième édition (voir notre couverture de l'édition précédente), IBM, GlobalFoundries et Samsung ont tenu a présenter quelques unes des grandes orientations technologiques pour les années a venir. Signe des temps, ARM était partenaire privilégié de la conférence et a également effectué une présentation sur laquelle nous reviendrons un peu plus loin. Nous nous excusons par avance pour la qualité assez moyenne de certains des slides ci-dessous, la qualité du webcast auquel nous avons participé était assez faible.
 

IBM



Le Dr Gary Patton d'IBM a commencé la conférence en parlant d'avenir et de challenges techniques, mais aussi en revenant un instant sur le passé. Il aura évoqué les différents «murs» techniques qui se sont érigés devant la montée en performance des semi conducteurs, à commencer par la limite au niveau de l'épaisseur des portes, en grande partie mitigée par l'arrivée de technologies autour des matériaux (silicium «strained» et high-k) entre 2000 et 2010. 2010 marque selon lui le second mur qui nécessite de nouvelles techniques pour mitiger les problèmes de densité : FinFET, stacking et autre techniques étant les pistes pour tenir jusqu'en 2020 ou de nouvelles limites physiques seront atteintes, demandant de remplacer le silicium par d'autres matériaux (par exemple les nanotubes de carbone).


Pour ce qui est des technologies d'avenir, Gary Patton est revenu sur la lithographie EUV, attendue comme une solution depuis longtemps mais qui peine toujours à se concrétiser. L'EUV permettrait d'augmenter significativement la netteté, qui devient relativement problématique avec les techniques comme le double patterning appliqué à de la lithographie 193nm poussé à l'extrême, comme illustré (de manière un peu floue) par les deux photos à droite. Le graphique a gauche montrant une estimation en colonne noir le pitch minimum dessinnable avec diverses technologies, tandis qu'en bleu la limite de diffraction est exprimée par le coefficient k1 (plus il est élevé sur l'exemple et meilleure est la résolution).


Si sur le papier l'EUV semble résoudre de nombreux problèmes, en pratique il reste difficile à mettre en oeuvre et ne semble pas pouvoir être envisagé avant le 7nm, une tendance qui a été répetée à plusieurs reprises. Plusieurs challenges restent à résoudre, avec d'abord l'intensité des lampes EUV qui plafonnent aujourd'hui à 30 Watts, quand il faudrait atteindre 250W selon Gary Patton pour qu'elles soient utilisables. Créer la lumière en EUV ne se résume pas à une simple lampe, la technologie repose sur un plasma réalisé via des micro gouttes d'Etain. De ce côté, les problèmes physiques a résoudre restent particulièrement complexes et vont demander encore de gros efforts de recherche pour espérer aboutir.

L'EUV pose également des problèmes du côté des masques et de leurs défauts. En effet, contrairement aux masques classiques, les masques EUV sont reflechissants ce qui complexifie significativement leur création. De plus, détecter les défauts dans les masques reste un véritable challenge : Gary Patton aura comparé cela à rechercher une balle de golf dans tout l'état de Californie !


Le retard de l'EUV pousse à trouver des stratégies alternatives pour continuer à progresser en attendant son arrivée. Plusieurs pistes sont évoquées, à commencer par le double patterning qui avait été évoqué l'année dernière.


D'autres concernent également la structure des transistors ou les matériaux, et IBM évoque un retour au FD-SOI pour les nodes 14-10nm, en plus des structures FinFET. Sur le sujet des FinFET d'ailleurs, on aura noté quelques piques lancées envers Intel (qui à été le premier à déployer ces structures sur leur node 22nm actuel), particulièrement sur le fait que leur process produirait une assez grande (et gênante) variabilité au niveau de la géométrie. Un sujet sur lequel nous avions tenté d'interroger Mark Bohr mais sur lequel il ne nous avait pas particulièrement répondu.


Selon IBM, l'implémentation d'Intel ne permettrait pas de profiter pleinement des bénéfices du FinFET. Quelque chose qui reste relativement difficile à mesurer en pratique et qui peut faire partie aumoins en partie - c'est assez classique chez IBM - d'un moyen de justifier le fait que l'on sera en retard. L'implémentation FinFET de Common Platform (attendue au 14nm) serait en tout cas largement plus réussie que celle d'Intel au 22nm. On ne doute pas cependant que la seconde implémentation d'Intel, attendue au 14nm, soit elle aussi significativement améliorée. Dans tous les cas, les gains de consommation relativement mesurés apportés par le 22nm chez Intel pourraient s'expliquer ainsi.


Pour ce qui est des perspectives d'avenir, Gary Patton est revenu sur les nanotubes de carbones avec plusieurs informations. D'abord du côté de la production des tubes, si l'on retrouve toujours un taux de défaut de 30% (30% des tubes crées sont métalliques au lieu d'être semi conducteurs), les méthodes de tri ont gagné en efficacité par un facteur de 10 en une année, ce qui permet d'obtenir une «pureté» qui se rapproche d'un niveau utilisable. Un nouveau gain d'un facteur de 10 serait cependant encore nécessaire pour entrer en production. Arriver à placer ces tubes au bon endroit sur un substrat est un autre sujet sur lequel IBM a progressé de manière significative. Les gains de performances attendus en matière de consommation et de montée en fréquence devraient être élevés. Mais là encore, on parle plutôt du 7nm pour leur implémentation même si tout ceci reste spéculatif, le node 10nm n'était pas finalisé.


On notera également que, selon IBM, nous nous approchons de l'ère de la science fiction ! Une allusion aux avancées réalisées par IBM sur la fabrication de puces flexibles. Développées sur un process FDSOI (plus précisément, ETSOI) 22nm, la particularité vient du substrat en plastique flexible sur lequel est réalisé la lithographie. Une petite perte de performance est attendue mais IBM a réussi à réaliser une puce SRAM fonctionnelle fin 2012, qui pourrait être une première étape vers des écrans pliables accompagnées de leur électronique.


Pour terminer sa présentation, le scientifique d'IBM a laissé l'audience sur sa «vision» de l'avenir - non datée. Une puce capable d'utiliser plusieurs couches (die stacking) avec une couche de logique, une de mémoire et une d'interconnexion optique, réalisée via des silicon photonics (un sujet de recherche également poussé fortement par Intel). 300 Cores, 30 Go de mémoire eDRAM et plus d'un Térabit/s de bande passante dans la puce, et vers l'extérieur. Sacré vision.
 

GlobalFoundries


Le second interlocuteur de la conférence fut Mike Noonen de GlobalFoundries. On aura noté tout d'abord un petit acte de contrition de sa part, admettant qu'en 2011 GloFo à souffert de problèmes d'exécution. Des problèmes selon eux résolus en 2012.


Côté fiabilité et yields, Mike Noonen a voulu indiquer que les yields obtenus actuellement sur le process 28nm en High K Metal Gate dépassent les 90% (vous pouvez deviner sur notre screenshot en bas l'échelle de temps, chaque gros segment représentant une année, les petits un trimestre, l'échelle commence a gauche en 2011 suivie par 2012, etc...). Les progrès effectués en 2012 sont donc particulièrement encourageants.


Le constructeur est revenu sur sa roadmap. Là ou le 28nm a été l'occasion de multiples process adaptés à diverses applications, les nodes suivants verront des process moins nombreux, mais étant plus polyvalents. Une tendance qui semble se généraliser dans l'industrie d'ailleurs. On notera que le process 10nm (10XM) a été évoqué comme utilisant lui aussi des FinFET. Il est prévu pour la seconde moitié 2015. On notera d'ailleurs que le 20nm est en quelque sorte un node de transition, là encore pas de surprise, GlobalFoundries (et d'autres) ayant indiquer vouloir concentrer leurs efforts sur le 14nm pour revenir dans la course entre autre avec Intel. On verra si l'exécution suit sur ce point !


On notera d'autres avancées intéressantes comme par exemple l'arrivée des IP de Cyclos. Elles avaient été annoncées un peu en grande pompe chez AMD avec un prototype de Piledriver dépassant les 4 GHz lors de l'ISSCC 2012, nous vous renvoyons à cette actualité pour plus de détails. La technologie sera finalement disponible au troisième trimestre 2013 sur les process 28SLP et 28HPP de GlobalFoundries, un ARM 15 ayant été développé sur ce principe. D'autres clients (peut-être AMD) pourront décider de l'utiliser.


Autre point, GlobalFoundries a confirmé l'arrivée d'un process 28nm utilisant du SOI de type Fully Depleted (FDSOI). Ceci est basé sur un partenariat réalisé avec STMicroelectronics, nous l'avions pour rappel entrevu en septembre dernier dans une Roadmap de GloFo. Ces process seront disponibles à compter du 4eme trimestre 2013 pour les clients qui le désireraient. Une prestation beaucoup plus confiante de la part de GlobalFoundries qui s'est cependant fixé pour 2013 de nombreux challenges.
 

ARM



Nous passerons rapidement sur la présentation de Samsung, concentrée principalement sur la technologie FinFET (avec des informations similaires à celles données plus haut par IBM) et sur le fait que Samsung disposerait à l'avenir de capacité suffisante pour accueillir des clients. Un appel du pied intensif vers de nouveaux clients qui arrive sur un fond de rumeur ou Apple, son client principal, chercherait un nouveau fournisseur pour le 20nm et suivant.


La présentation d'ARM a commencé par quelques statistiques étonnantes. La première concernait l'iPad : 79% des utilisateurs d'iPad n'ont que ce périphérique pour accéder à Internet. Une statistique qui laisse quelque peu incrédule et qui était utilisée pour expliquer comment ces nouveaux périphériques (tablettes et smartphones) touchent des publics de plus en plus larges. Nous émettons un bémol tout de même, le slide laissant plutôt penser (contrairement à ce qu'a indiqué durant la conférence le Dr Dipesh Patel) que consulter Internet est l'activité exclusive réalisée sur ces périphériques, quelque chose qui semble confirmé par cette statistique sur cette page... qui ne parle non pas d'exclusivité (relativement bizzare !) mais bel et bien d'activité principale. Ce qui semble tout de même un peu plus logique ! 


L'autre statistique concerne le marché de Smartphones dans le monde, estimé à 1 milliard de combinés. Un chiffre qui, selon ARM allait doubler dans l'année, une prévision excessivement optimiste. Pour la justifier, ARM se base sur les statistiques par pays. Si aux états unis le pourcentage de smartphones (par rapport au nombre total de téléphones portables en services) est de 48%, il n'est que de 20% au Bresil, 9% en Russie, ou 4% en Inde. La chine de son côté, énorme marché en progression pointe déjà à 24%. Pour atteindre le prochain milliard d'utilisateurs, il faudra viser un prix de 100$ pour le terminal, tout en gardant un niveau de fonctionnalité élevé. Une idée justifiée par le fait qu'a l'image des utilisateurs d'iPad (une fois de plus, nous rappelons notre scepticisme sur cette statistique !), le second milliard d'utilisateurs de SmartPhone ne disposera, en majorité, que de ce terminal comme point d'accès à Internet.


La multiplication des marchés pour ARM passe aussi par ce que l'on appelle l'Internet of Things, cette idée par laquelle les objets qui nous entourent seront de plus en plus connectés à Internet, soit directement, soit via Bluetooth 4.0 vers un téléphone portable. Stations météo, montres, pèse personne, capteurs orientés santé (surveillance cardiaque et autres), ARM voit le smartphone comme hub et point de stockage/partage pour ces capteurs/collecteurs de données. Une vision que l'on suivra avec attention dans l'année.


On notera enfin qu'ARM a voulu rappeler ses intentions sur le marché des serveurs, notant que très peu des tâches pour lesquels les serveurs sont utilisés requièrent des fortes capacités de calcul (en rouge dans le graphique). La encore, la firme souhaite mettre en avant ses produits mais nous n'aurons pas vu de détails.

Au final si la présentation d'ARM pouvait porter quelques points intéressants, nous n'aurons pas eu droit à des détails sur les architectures à venir, ce qui est tout de même un peu dommage pour une conférence à la base si technique ! D'autant que certaines des informations non techniques présentées nous semblaient soit peu précises ou mal interprétés, soit plutôt là pour soutenir les idées marketing de la marque. Un contrepied assez maladroit face à la qualité des présentations des autres intervenants, il est dommage qu'ARM n'ait pas profité de l'occasion pour monter au créneau et proposer une présentation de qualité.
 

En résumé


Au global, cette sixième édition du Common Platform Technology Forum aura été l'occasion de voir quelques petites annonces et confirmations du côté des technologies à venir. Les cadences rapides que s'imposent la Common Platform pour arriver au 14nm semblent toujours être sur les rails, ce qui semble plutôt une bonne chose même si en pratique tout ceci peut évoluer dans les mois à venir qui seront particulièrement critiques !

L'après 10nm, vu souvent comme un mur critique ne semble d'ailleurs plus réellement faire peur, c'est en tout cas le sentiment qu'a souhaité donner IBM qui progresse nettement du côté des nanotubes de carbone entre autre. L'EUV reste cependant un point noir, complexe à résoudre et qui risque vite d'être le frein qui empêchera de dépasser le mur. Rappelons que Intel et - depuis aujourd'hui - la Common Platform ont annoncé avoir une solution en immersion 193nm pour le 10nm, et ne pas vraiment voir de solution basée sur l'immersion au-delà.

Pour revenir au présent, le challenge de recoller Intel sur le 14nm pour 2014 semble élevé même si les différents acteurs ont confirmé leur volonté sur ce point. La mobilité, plus que jamais, pousse en avant l'industrie des semi conducteurs et la Common Platform.

Vos réactions

Top articles