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La conférence ISSCC (International Solid-State Circuits Conference) se tiendra pour son édition 2017 du 5 au 9 février à San Francisco, et nos confrères d'EEtimes  ont eu accès à l'avant programme.

Comme tous les ans les acteurs du milieu des semi conducteurs y présenterons leurs nouveautés, et l'on notera que TSMC et Samsung présenterons leurs cellules SRAM (utilisées notamment pour la mémoire cache dans les puces). L'année dernière, Samsung avait proposé deux versions distinctes pour son process 10nm, optimisées pour la densité ou les performances, de 0.040 µm² et 0.049 µm².

D'après nos confrères, TSMC présentera une cellule SRAM 7nm de seulement 0.027µm², tandis que Samsung présentera une cellule SRAM 7nm de 0.030µm², mais fabriquée en EUV. D'après Samsung, l'EUV permettrait de diminuer la tension minimale nécessaire de 39.9mV (TSMC indique aussi des optimisations basse tension, on attendra la conférence pour comparer l'impact ou non de l'EUV).

La SRAM est un composant fondamental des puces et sa taille permet en général de se donner une bonne idée des process. Cependant il faut être assez méfiant, les constructeurs annonçant parfois des "records" de densité qu'ils n'utilisent pas forcément en production. Nous avons rapporté dans le tableau ci dessous les chiffres les plus bas (correspondant aux bibliothèques "hautes densité") pour TSMC, Samsung et Intel :

Par rapport au tableau, on notera qu'Intel n'utilise pas cette SRAM haute densité dans ses processeurs, mais de la SRAM 0.059 µm². Même en prenant cela en compte, Intel garde la meilleure densité à 16/14nm pour la SRAM. Le constructeur ne fournit pas encore d'infos sur ses futurs process.

TSMC n'a pas donné non plus de chiffre exact pour son 10nm, estimant simplement 50% de réduction par rapport à son 16nm sur la SRAM, ce qui nous vaut un chiffre entre parenthèses. Selon toutes vraisemblances, et conformément aux autres annonces sur la densité (2.1x d'après le constructeur), on estimera que TSMC devrait avoir une SRAM d'une taille légèrement inférieure à celle de Samsung.

Intel ne devrait pas effectuer d'annonce sur ce sujet lors de l'ISSCC, ce qui est assez dommage. Le constructeur devrait présenter les FPGA Altera Stratix 10 (14nm) tandis qu'AMD proposera une présentation plus en détails de Zen.

On notera aussi que Western Digital/Toshiba, ainsi que Samsung, présenterons des puces 3D NAND 512 Gbit TLC 64 couches. Dans le cas de Samsung, cette puce avait été annoncée cet été, plus de détails techniques devraient être disponibles. Pour Western Digital/Toshiba, cette puce avait été évoquée cet été comme objectif.

On notera que nos confrères pointent à raison un grand absent : une fois de plus, ni Intel, ni Micron, n'effectueront de présentation technique de leur mémoire 3D Xpoint !

ASML a annoncé hier qu'il comptait s'offrir un quart de Carl Zeiss SMT  (24.9%) pour un montant de près de un milliard d'euros. Zeiss SMT est la filiale "Semiconductor Manufacturing Technology" du groupe allemand Zeiss spécialisé dans l'optique.

ASML indique dans son communiqué  qu'il s'agit de renforcer la collaboration entre les deux sociétés, Zeiss SMT fournissant les systèmes optiques utilisés notamment dans les machines de lithographie EUV.

ASML investira en prime 220 millions d'euros dans le centre de recherche et développement de Zeiss SMT, et financera 540 millions d'investissements sur les 6 prochaines années.

L'enjeu de l'investissement, selon ASML, concerne les futures générations d'EUV avec la possibilité d'étendre la durée de vie de la technologie. Car si certains fabricants de semiconducteurs comme Samsung disent désormais (enfin !) qu'ils utiliseront l'EUV à 7nm, les très nombreux retards de la technologie font qu'elle court le risque de voir sa fenêtre d'utilisation réduite, au risque d'être remplacée par d'autres technologies.

Des systèmes optiques plus complexes avec une ouverture numérique de 0.5 (contre 0.33 pour les premières générations d'EUV) est ce que vise ASML dans cet investissement, qui ne devrait porter ses fruits que d'ici 2024. Il permettrait cependant d'étendre la durée de vie de l'EUV sous les 5nm et pour "plusieurs générations". On sait - en parallèle - qu'autour de 5nm, on atteindra les limites du silicium et l'utilisation d'autres matériaux deviendra nécessaire.

L'intérêt de la lithographie EUV est pour rappel de remplacer la source lumineuse utilisée actuellement par les scanners (elle est générée par des lasers à exciplexe Argon/Fluor avec une longueur d'onde de 193nm) par une source dont la longueur d'onde n'est que de 13.5nm, améliorant fortement les possibilités et réduisant le nombre d'étapes nécessaires pour arriver a fabriquer les puces en évitant la généralisation du multi-patterning.

ASML aurait réitéré à nos confrères d'EEtimes  que quatre fabricants de puces, et deux fabricants de mémoires, se sont engagés à faire entrer l'EUV en production en 2018, quelque chose que la firme avait également indiqué dans une présentation aux investisseurs (qui évoquait 2018/2019). Une affirmation qui nous parait bien optimiste !

Aujourd'hui, seuls Samsung et GlobalFoundries se sont engagés publiquement à 7nm, pour des dates qui coïncident. En ce qui concerne TSMC, il faudra attendre le 5nm pour le voir arriver de manière extensive, sa production risque est prévue pour 2019 uniquement. Intel avait annoncé de son côté qu'il n'utiliserait pas l'EUV à 10nm, et qu'au mieux l'EUV était "une option" pour le 7nm. Le 7nm d'Intel utilisera une solution de lithographie a immersion classique. Et côté dates, 2019 semble extrêmement optimiste considérant l'exécution d'Intel ces dernières années (retards massifs sur le 14nm, introduction de Kaby Lake pour retarder le 10nm, lancement du 10nm repoussé à fin 2017 et uniquement sur des références mobiles, sans parler de l'introduction dans la roadmap de Coffee Lake en 2018... et en 14nm !).

En ce qui concerne les fabricants mémoire, Samsung avait évoqué la possibilité sans pour autant s'engager fermement. SK Hynix évoquait l'utilisation de l'EUV vers 2019.

Les machines qui seront utilisées en production, les NXE:3400B, atteindraient d'après ASML un débit de 125 wafers/heure, un progrès notable par rapport à mars 2015 ou ASML se félicitait de 42 wafers/heure (entre 50 et 100 wafers/heure étaient considérés comme le minimum pour éventuellement utiliser la technologie d'après Mark Bohr d'Intel). Pour arriver à ce chiffre, ASML devra augmenter fortement la puissance de la source lumineuse. Le constructeur aurait livré des sources 125W à ses clients cette année qui ont permis d'atteindre 85 wafers/heure.

La question de la disponibilité des machines semble également être meilleure, de seulement 55% à l'époque, ASML atteint aujourd'hui entre 70 et 80%, avec l'objectif d'être a 90% en 2018.

L'enthousiasme d'ASML - le seul à se lancer dans l'EUV - est forcément élevé pour sa technologie mais il faut une fois de plus rappeler que les scanners ne sont qu'une partie de la chaîne de fabrication. Les progrès réalisés, bien qu'importants, ne veulent pas dire que l'EUV est "prêt", loin de là.

La question des masques (la plaque transparente qui contient l'image de la puce à graver) et de l'inspection de leurs éventuels défauts n'a pas encore été résolue. Et si là aussi ASML tente d'apporter sa propre réponse, en pratique le problème reste complexe a solutionner avec des conséquences massives sur la viabilité de la technologie en production (plus de détails dans cet excellent article ).

Samsung vient d'indiquer par un communiqué de presse qu'il proposera une quatrième version de son process 14nm. Baptisée 14PLU, elle fait suite au 14LPE (Low Power Early, la première version dispo lorsque les yields étaient faibles), 14LPP (Low Power Plus, version un peu plus optimisée lorsque les yields étaient stabilisés), 14LPC (possiblement Low Power Compact, la version réduit les couts et fait écho au 16FFC de TSMC, tout en ajoutant la possibilité de pouvoir fabriquer des radios, indispensable pour la fabrication de modems par exemple).

Comme souvent, ces "variantes" de process sont des itérations autour d'une même technologie. Elles sont l'occasion d'annoncer des gains obtenus par l'optimisation de l'exploitation des process. Dans le cas de la version U, Samsung annonce des performances "plus élevées" à consommation égale, avec des règles de design identiques à son process 14LPC. Pour Samsung, le 14LPU est adapté aux utilisations "hautes performances" qui requièrent "beaucoup de calculs".

Un appel du pied à peine voilé aux fabricants de GPU et de SoC haut de gamme. Si Samsung a réussi a obtenir la fabrication de quelques GPU Nvidia (notamment les GP107 des GTX 1050), il s'agit de puces plus petites avec des niveaux de performances moindres par rapport au haut de gamme, qui reste toujours fabriqué chez TSMC. De la même manière, si AMD a fabriqué Polaris chez GlobalFoundries (sur un process techniquement identique à celui utilisé par Samsung, GlobalFoundries utilisant le process de Samsung sous licence), il ne s'agit pas non plus du haut de gamme (les raisons d'AMD étant beaucoup plus complexes).

La compétition avec TSMC est excessivement rude pour Samsung, qui tente avec cette quatrième version de s'attirer de nouveaux marchés. Le dernier "gros coup" du fondeur avait été la co-fabrication des SoC A9 d'Apple, un marché obtenu grâce au retard annoncé de TSMC. Un retard comblé en dernière minute par le fondeur Taiwanais. Les comparaisons directes sont toujours à double tranchant, et si Samsung avait bel et bien un avantage de densité sur son concurrent, sur le plan des performances TSMC restait, malgré la précipitation, en tête.

Cette version 14LPU tentera de combler ce déficit d'image même si selon toutes vraisemblances, TSMC gardera une main mise sur le haut de gamme sur ce node.

En parallèle, Samsung annonce également un 10LPU, qui sera cette fois la troisième version du 10nm de Samsung. Contrairement au 14LPU, le 10LPU augmentera la densité par rapport aux 10LPE/LPP, et Samsung le présente comme le 10nm proposant le cout le plus faible "de l'industrie". Le nom de 10LPC aurait probablement été plus adapté pour décrire ce process mais peu importe !

Dans les deux cas, il s'agit d'annonces puisque les kits de développement (PDK) pour le 14LPU et le 10LPU ne seront disponibles qu'au second trimestre 2017 ! On ne s'attendra donc pas a voir des produits les exploiter rapidement, le 10LPP entrera en production en volume pour rappel mi-2017.

On notera enfin que Samsung confirme une fois de plus sa volonté d'utiliser la lithographie EUV à 7nm, pour au moins une partie des couches de la puce. On rappellera que le 7nm de Samsung devrait arriver plus tard que le celui de son concurrent, la société ayant sous entendu à plusieurs reprises ces dernières semaines que le 10nm aurait une durée de vie plus longue qu'annoncée par certains.

TSMC tente en effet de lancer la production 7nm volume avec un an de décalage par rapport au 10nm (soit respectivement Q4 2016 pour le 10nm, et Q4 2017 pour le 7nm). Un rythme infernal qui ne sera suivi par personne d'autre (et largement financé, faut-il le rappeler, par Apple), mais sur lequel TSMC semble extrêmement confiant.

Depuis quelques semaines, certains possesseurs de GTX 1070 se sont plaints de problèmes en cas d'overclocking mémoire, comme des crashs en entrée ou sortie de jeu. En pratique, le problème apparaît lorsque la tension de la mémoire change rapidement (passage des fréquences idle aux fréquences 3D et inversement).

Le problème a été isolé plus spécifiquement aux cartes équipées de mémoire GDDR5 Micron (on retrouve à la fois de la GDDR5 Samsung et de la Micron sur les 1070), mais ne semble pas forcément toucher tous les modèles ou toutes les marques de la même manière. Le design des VRM mémoires faisant éventuellement la différence d'un constructeur à l'autre.

Certaines solutions ont été trouvées pour contourner le problème, comme forcer une tension minimale plus élevée pour la GDDR5 via un outil d'overclocking (plus de détails sur ce lien  pour les intéressés).

Pour corriger définitivement le problème, les constructeurs proposent tour à tour de nouveaux BIOS pour leurs cartes qui en règle général améliorent la stabilité en overclocking pour leurs utilisateurs. Si vous avez rencontré ce type de problèmes, vous pouvez vous reporter sur les pages suivantes pour les constructeurs en question (il faudra en général aller sur la page correspondant à votre modèle, puis choisir support pour télécharger le BIOS) :

• Asus 
• EVGA 
• Gainward 
• Palit 

Gigabyte et Zotac ont indiqué à nos confrères de ComputerBase  qu'ils proposeraient également des BIOS dans les jours à venir, MSI de son côté a indiqué à Guru3D  travailler également sur de nouveaux BIOS.

Inno3D, KFA2 et PNY n'ont pas pour l'instant de nouveau BIOS disponibles pour leurs cartes.

Comme prévu, pour ne pas laisser trop longtemps le champ libre à AMD et à la Radeon RX 460, Nvidia s'apprête à compléter la famille de GeForce 10 avec deux nouvelles références d'entrée de gamme : les GTX 1050 Ti et GTX 1050.

Alors que le très bas de gamme tend à disparaître, ou à se contenter de très vieilles références, il y a toujours un marché important pour des cartes graphiques bon marché mais suffisantes pour faire tourner les jeux récents, certes avec quelques compromis sur les options graphiques. Sans être sa priorité, ce n'est sans doute pas le segment le plus rentable, Nvidia ne pouvait évidemment pas l'ignorer et a développé un cinquième GPU Pascal : le GP107.

Ce GP107 est une petite puce qui se contente de 768 unités de calcul et d'un bus mémoire de 128-bit, ce qui représente à peu près 60% du GP106 qui équipe les GeForce GTX 1060. Ce GPU se distingue de l'ensemble des autres membres de la famille Pascal au niveau de procédé de fabrication. Alors que pour les plus grosses puces Nvidia a opté pour le 16nm de son partenaire traditionnel, le taiwanais TSMC, le GP107 est fabriqué en 14nm par Samsung. Une même technologie que celle exploitée par GlobalFoundries pour la fabrication des GPU Polaris d'AMD.

Il sera donc intéressant d'observer la capacité à monter en fréquence de ce GP107, les autres puces Pascal étant très douées à ce niveau alors que les fréquences de référence sont relativement faibles pour les GTX 1050 et GTX 1050 Ti. Il en va de même pour le rendement énergétique qui pourrait être différent. Faire appel à deux fondeurs pour la fabrication d'une même famille de GPU n'est pas courant. Nous ne savons pas exactement ce qui a poussé Nvidia a opté pour cette voie mais nous pouvons imaginer des allocations restreintes chez TSMC, ou des coûts inférieurs plus adaptés à l'entrée de gamme chez Samsung.

Pour rappel, Nvidia propose deux niveaux de spécifications du GP106 dans les GeForce GTX 1060, la plus musclée étant réservée à la version 6 Go alors que la version classée prend place dans la version 3 Go. Pour le GP107, deux versions seront également proposées mais cette fois sous deux références distinctes, ce qui évitera toute confusion : GTX 1050 et GTX 1050 Ti.

Ces deux nouvelles GeForce se contentent d'un TDP de 75W, atteint avec une petite baisse de fréquence GPU pour la GTX 1050 Ti. C'est similaire à la Radeon RX 460, tout du moins sur le papier. En pratique les Radeon RX 460 disponibles consomment plutôt une centaine de watts. Quant à ces nouvelles GeForce, il faudra observer ce que décideront de faire les partenaires au niveau de l'overclocking et de la marge pour maintenir une fréquence turbo élevée.

Certains cartes seront basées sur des designs sans connecteur d'alimentation, ce qui implique que cette limite de consommation de 75W correspondra bien à certaines cartes graphiques, le système de gestion de Nvidia étant plutôt strict sur le respect des limites de consommation. D'autres feront par contre appel à un connecteur 6 broches pour disposer de plus de marge. A noter que si une carte de référence a bien été développée par Nvidia, avec un design similaire à celui des autres GeForce 10 mais beaucoup plus court, sa commercialisation n'est pas prévue.

Au niveau des performances, nous nous attendons à ce que la GTX 1050 se place au niveau de la RX 460 alors que la GTX 1050 Ti devrait être un peu plus performante. Nvidia parle de son côté d'un gain d'un peu plus de 50% sur la GTX 750 Ti et des performances triplées par rapport à une GTX 650.

Signe que Nvidia ne compte pas laisser AMD reprendre trop de parts de marché, la tarification de ces nouvelles GeForce est relativement agressive : 125€ pour la GTX 1050 2 Go et 155€ pour la GTX 1050 Ti 4 Go. Les tests sont prévus pour le 25 octobre, qui correspond également à la date de commercialisation de la GTX 1050 Ti, alors que la GTX 1050 débarquera le 8 novembre en version 2 Go. Il n'est pas impossible que certains partenaires en proposent une version 4 Go par la suite.

Vous pourrez retrouver la présentation complète ci-dessous :