Les contenus liés au tag TSMC

TSMC vient de publier ses résultats pour le troisième trimestre 2014, l'occasion comme souvent de glaner quelques informations sur l'état des process de la firme. Le chiffre d'affaire de la société sur ce trimestre est en progression de 29% par rapport à la même période sur 2013. Un chiffre annoncé comme historique, poussé par le 20nm qui représente déjà 9% de la production de TSMC (mesurée en CA. Pour rappel, le SoC A8 d'Apple est fabriqué en 20nm par la firme taiwanaise, tout comme des modems Qualcomm).

En ce qui concerne les process de fabrication, quelques détails intéressants ont été donnés. Concernant le 10nm tout d'abord, TSMC a indiqué envisager un début de risk production pour la fin 2015, avec une production en volume pour fin 2016 voir 2017. Concernant l'EUV qui avait été évoqué comme une possibilité pour le 10nm, TSMC a indiqué que la technologie ne serait pas prête à temps pour le 10nm qui sera basé sur du multiple patterning. En cas d'avancée du côté d'ASML (la question de la puissance de la source lumineuse reste toujours critique), l'EUV pourrait apparaitre dans une mise à jour du process.

C'est surtout le 16nm qui est au centre de toutes les attentions puisque pour rappel, lors de sa conférence précédente, TSMC avait indiqué que le 16nm serait en retard avec une production en volume repoussée à la fin de l'année 2015. Pourtant, nous vous en parlions il y a peu, des rumeurs laissaient entendre que la production aurait de nouveau été avancée.

Les deux Co-CEO ont été très prudents dans leurs propos mais ont bel et bien confirmé qu'ils étaient plus optimistes qu'ils ne l'étaient le trimestre dernier. En pratique, TSMC dispose de deux versions de son process 16nm, le 16 FinFET, et le 16 FinFET Plus. Il a été indiqué que le 16 FinFET Plus était largement privilégié par les clients, sous entendant que tous les efforts étaient placés derrière cette version du process (près de 1000 ingénieurs travailleraient au ramp-up de la version FinFET Plus).

Techniquement, le 16 FinFET Plus est entré en « risk production » ce mois-ci, et la qualification complète du process est attendue pour le mois de novembre. Du fait des similarités entre les process 20 et 16 nm, les yields seraient déjà supérieurs aux attentes ce qui justifierait l'optimisme. Résultat, la production en volume est annoncée comme avancée à la fin du second trimestre 2015 (ou le début du troisième).

Pour rappel, la production en volume du 20nm avait commencé en janvier de cette année, et à l'origine 12 mois étaient attendus entre le 20 et le 16 nm. TSMC avait cependant révisé ses prédictions le trimestre dernier pour indiquer fin 2015… avant de nouveau de les avancer !

TSMC réduit donc son retard et a indiqué avoir déjà un client « haut volume » de signé pour le début de la production.

TSMC et ARM ont profité de l'ARM TechCon  pour renouveler leur partenariat technologique. Il s'agit cette fois ci de préparer le terrain pour le futur process 10FinFET de TSMC, un process de gravure en 10nm qui utilisera – comme son nom l'indique – des transistors en forme d'ailettes. Il s'agira de la troisième génération de processeurs FinFet (après le « 16FinFet » et le « 16FinFet plus »), sur une finesse de gravure qui pourrait voir arriver, pour la première fois, la lithographie EUV sur quelques unes des couches (voir cette actualité).

L'annonce d'aujourd'hui indique que TSMC et ARM travailleront conjointement pour porter les designs de processeurs basés sur l'architecture ARMv8 (64 bits) sur le process 10FinFet. Un travail préliminaire qui pourra ainsi être partagé avec leurs différents clients communs. TSMC et ARM avaient déjà collaboré de la sorte en réalisant un tape out de Cortex-A57 (finalisation des designs avant la mise en production des masques de photolithographie) en avril 2013, tandis que nous avions vus arriver la première puce fonctionnelle la semaine dernière. Soit presque 18 mois entre le premier tape-out et la première puce fonctionnelle.

Côté date, les deux sociétés évoquent le quatrième trimestre 2015 pour le tape out, pour des cores qui ne sont pas encore spécifiés (il s'agira surement des successeurs des Cortex-A57/A53). Pour la mise en production en volume du 10nm, il faudra attendre un peu plus, probablement courant 2017 même si pour l'instant TSMC n'a fourni aucune information. On rappellera que si le 20nm est en production actuellement chez TSMC (pour Apple et Qualcomm), le 16nm avait été annoncé en production pour le second trimestre 2015, avant d'être repoussé officiellement sur la seconde moitié de 2015 lors de la dernière conférence dédiée aux analystes de TSMC. Si des rumeurs en provenance de médias chinois font état du fait que ce process pourrait (de nouveau !) avoir été avancé au début de l'année 2015, il n'y a pas eu de confirmation officielle sur le sujet.

La prochaine conférence de TSMC se tiendra le 16 octobre prochain.

La firme taiwanaise TSMC vient d'annoncer par communiqué de presse avoir produit un premier processeur 16nm pleinement fonctionnel pour l'un de ses clients, en l'occurrence HiSilicon Technologies (filiale de Huawei). Il s’agit d'un processeur réseau qui mixe d'un côté un Cortex-A57 en 16nm et de l'autre des I/O produites en 28nm. L'A57 en question comporterait pas moins de 32 cœurs pour une fréquence pouvant atteindre 2.6 GHz. Il n'est pas indiqué que les premiers processeurs produits peuvent tenir cette fréquence, mais le simple nombre de cœurs montre qu'il s'agit d'un produit tout sauf trivial.

TSMC confirme que son process 16nm FinFET est entré en phase dite de risk production, une phase intermédiaire entre la validation et la mise en production pure et dure qui peut être utilisée par ses clients qui souhaitent tenter de proposer des produits le plus vite possible sur le marché. TSMC indique que ses yields sont « excellents » mais ne confirme pas certaines rumeurs ayant couru dans la presse chinoise par laquelle TSMC aurait avancé la mise en volume du 16nm au premier trimestre 2015. Quelque chose qui contredirait significativement les propos tenus en juillet dernier par Morris Chang qui parlait de fin 2015 pour la production en volume du 16nm. Il faudra attendre la prochaine annonce des résultats de la société (mi-octobre) pour tenter d'en savoir plus sur l'état réel du 16nm.

Notez qu'en ce qui concerne le 20nm, après de multiples rumeurs, Chipworks  a bel et bien confirmé que les SoC A8 d'Apple sont fabriqués, en 20nm, par TSMC. Il s'agit de la seconde puce produite en 20nm par TSMC qui a été détectée par Chipworks qui avait déjà trouvé un modem Qualcomm (MDM9235M ) dans une variante du Galaxy S5 (LTE-A) de Samsung. Deux produits qui confirment le fait qu'Apple et Qualcomm sont les deux clients principaux du process 20nm de TSMC.

On notera que le SoC A8 d'Apple est annoncé pour environ 2 milliards de transistors pour une surface de 89mm2. Il est toujours difficile de comparer des designs différents et des types de puces différentes, mais à titre d'exemple, le GM107 de Nvidia, produit dans une phase d'exploitation avancée du process 28nm (contre 20nm en début de process pour l'A8) incluait 1.9 milliards de transistors dans 148mm2. Concernant la génération précédente de SoC Apple, l'A7, il était construit chez Samsung en 28nm pour une taille de die de 104mm2, mais le nombre de transistors exact n'était pas précisé (« plus d'un milliard » étant la seule information donnée).

En marge de son annonce sur Broadwell-Y, Intel a partagé quelques détails sur son process 14nm. Comme vous le savez, le process 14nm d'Intel souffre de retards. Le constructeur avait annoncé qu'il décalerait la mise en production d'un trimestre en novembre dernier, tout en publiant des indications autour de ses yields qui laissaient entendre un retard de 6 mois.

En pratique, il est difficile de mesurer réellement le retard du process même si Intel a partagé ce nouveau graphique de yields :

Plusieurs choses à voir sur ce graph, d'abord, si vous vous souvenez du dernier graphique de yields présenté par Intel, celui-ci diffère fortement. Là où le premier était aligné par rapport au début du développement du process, les graphiques sont désormais alignés sur la qualification du premier produit (Ivy Bridge en 22nm, Broadwell-Y en 14nm), étape préalable à la mise en production. Intel indique sur ce graphique que la qualification de Broadwell-Y a eu lieu en fin de second trimestre et qu'il est actuellement en production en volume. Si l'on ne connait pas la date précise de qualification d'Ivy Bridge, on sait que la production en volume avait débuté au troisième trimestre 2011, ce qui met donc au minimum deux ans et neuf mois entre la mise en production en volume du 22nm et celle du 14nm.

L'autre point le plus important concerne (on passera sur l'échelle absente une fois de plus) l'écart de yields entre la mise en production d'Ivy Bridge et celle de Broadwell-Y. Le constructeur a choisi, comme nous le supposions en novembre dernier, de lancer la production avec des niveaux de yields inférieurs. En pratique, le décalage de yields pour la mise en production, si l'on prend en compte la prédiction pour les prochains mois est de quatre mois (voir la ligne violette que nous avons rajouté au graphique). Ce qui ne signifie pas quatre mois de retard pour ce process – rappelez-vous que les graphiques ne sont plus alignés ! – mais qu'Intel a anticipé la mise en production de quatre mois par rapport à celle d'Ivy Bridge. Il est probable que, plus que le niveau de yields, ce soit une date butoir qui ait été utilisée pour déterminer la mise en production afin de s'assurer qu'un produit soit « livré » cette année.

En soit, ce choix est logique : le constructeur peut ainsi proposer un peu plus tôt des produits quitte à sacrifier sur ses marges, tout en honorant - on l'imagine - des contrats auprès de ses partenaires et en pouvant montrer aux investisseurs qu'un produit en 14nm a bel et bien été lancé en 2014. En pratique, si Intel pourra effectivement « lancer » un premier produit cette année, le gros du volume en 14nm devra attendre. Le constructeur ne le cache pas en indiquant que ses yields devraient être acceptables au premier semestre 2015 pour la production en volume de produits vendus en plus larges quantités que les Broadwell-Y.

Intel est également revenu sur la compétition en proposant une nouvelle version de son graphique à propos de la densité qui avait largement fait débat :


Cette fois ci, le constructeur mélange IBM et TSMC parmi ses concurrents, et met de côté Samsung (pour rappel, Samsung et GlobalFoundries ont annoncé un partenariat sur le 14nm autour du process 14nm développé par Samsung, hors de la Common Platform – l'alliance qui liait Samsung et GlobalFoundries à IBM). Le constructeur a le mérite d'indiquer la formule qu'il utilise pour mesurer la densité ce qui n'était pas le cas auparavant.

La densité des puces est un sujet pour le moins complexe et si la formule annoncée par Intel (gate pitch – l'écart entre deux transistors multiplié par metal pitch – l'écart de la couche métallique la plus basse qui sert à l'interconnexion des transistors) est correcte, elle ne prend en compte qu'en partie la question de la densité.

Intel a par exemple toujours été en retard sur ses concurrents sur la question du metal pitch. Le 22nm d'Intel disposait d'un metal pitch de 90nm… tout comme le 28nm de TSMC. En pratique, pour le 14/16nm, voici les chiffres qui sont annoncés :


C'est sur cette formule (90x64 comparé à 70x52) qu'Intel annonçait un gain de 35% par rapport à TSMC. Bien sur, la densité finale d'une puce ne dépend pas que de cette formule, les règles de design, la taille des SRAM, et d'autres facteurs jouent de manière importante sur la densité « réelle » de transistors obtenus au mm2 sur une puce, la formule metal pitch x gate pitch n'indiquant que le cas « idéal ». C'est sur ces autres facteurs que TSMC estime gagner 15% de densité « réelle » au total entre son process 20 et 16nm. Si l'on ne peut pas reprocher à Intel de choisir la formule qui l'arrange le plus pour mettre ses produits en avant, on peut apprécier que cette fois ci, la formule choisie soit au moins précisée !

On notera par contre qu'Intel continue d'ignorer Samsung qui devrait pourtant être son plus sérieux concurrent sur le 14nm. Samsung pour rappel avait annoncé une production en volume de son process 14nm pour la fin de l'année 2014.


Sur le papier et comme indiqué plus tôt, le process d'Intel semble être supérieur aux autres process 16/14nm de première génération annoncés (on se souviendra que et TSMC, et Samsung ont annoncés une seconde version de leurs process), en partie par le choix fait d'obtenir une réduction forte sur la taille des interconnections atteignant un metal pitch de 52nm qui sera en avance pour la première fois depuis plusieurs process sur ce que proposeront ses concurrents.


Il s'agira également de la seconde génération de FinFet pour Intel. Outre l'apprentissage effectué par le premier, on peut noter sur les photos fournies par le constructeur quelques changements dans la forme des Fin. Là ou en 22nm les gates avaient une forme trapézoidale, les fins ont désormais une forme rectangulaire plus proche de la forme idéale attendue. On se souviendra qu'IBM et la Common Platform avaient soulevés les questions de forme et de variabilité du process d'Intel :


Il sera intéressant de voir si Samsung (et TSMC) aura comme le laissait entendre IBM à l'époque appris de la première version du process d'Intel.


On notera également une augmentation de la hauteur des fins (de 34nm à 42nm) qui devrait permettre une amélioration des performances, quelque chose qui devrait être très utile notamment sur les usages SoC pour limiter la consommation. Si Intel ne donne pas de chiffre de performances concernant les transistors, le constructeur donne quelques chiffres concernant Broadwell-Y. Sur cette puce, et par rapport à son équivalent Haswell, les courants de fuites seraient réduits par deux, avec un rapport performance par watt de 2x.

Pour résumer, Intel semble avoir fortement optimisé son process pour les usages mobiles qui sont aujourd'hui les marchés les plus porteurs (qu'il s'agisse des PC portables ou des tablettes/smartphones) et il sera intéressant de voir comment les gains (forts) annoncés sur Broadwell-Y se traduiront sur le reste des produits 14nm du constructeur. Si le retard d'Intel dans la mise au point de son process est conséquent, et que le lancement de Broadwell-Y se fait dans des conditions non optimales (yields plus faibles qu'attendus, et produits à fort volumes repoussés en 2015), le constructeur semble disposer sur le papier d'un process solide et ambitieux, qui semble corriger les problèmes de sa première génération FinFet. Reste que les délais dans sa mise au point ont permis à la concurrence de se rapprocher - au moins dans les annonces avec un Samsung qui devrait être particulièrement agressif. L'avantage technique apporté par ses process de fabrication reste toujours réel et important pour Intel, et sur le papier son 14nm devrait permettre à Broadwell-Y des avancées notables. Mais la domination d'Intel sur le sujet des process ne semble plus - si l'on s'en tient aux annonces respectives des uns des autres - aussi hégémonique qu'elle le fut ces dernières années.

Lors de la conférence de présentation de ses résultats financiers pour le second trimestre, Lisa Su qui est directrice générale d'AMD a répondu à une question d'un analyste du Crédit Suisse concernant le 20nm.

La réponse est plutôt claire, puisqu'il a été répondu "We will be shipping products in 20 nanometer next year", ce qui indique qu'il n'y aura donc pas de produits utilisant le 20nm TSMC, accaparé par les SoC, cette année. Rory Read, PDG d'AMD, a également ajouté que "there is a lot of lengths in 28", c'est-à-dire qu'il y avait encore des choses à faire en 28nm.

Voilà donc la confirmation de ce que nous avions conclu des commentaires fait à l'occasion de résultats du premier trimestre, à savoir qu'il faudra attendre 2015 pour voir débarquer des GPU 20nm chez AMD… une situation qui devrait également être de vigueur chez Nvidia. De nouveaux GPU, sauf surprise en 28nm donc, devraient tout de même débarquer au cours du second semestre chez les deux constructeurs.