IBM 2nm-chips: Funktioner och applikationer i processorer

0 Shares

Den här veckan såg vi den nya IBM tillverkningsnoden tillkännages. Vad kan vi förvänta oss av denna nod och vad blir språnget jämfört med de noder som för närvarande används för tillverkning av olika chips och minnen?

Jämförelse av IBM:s 2nm-nod med nuvarande

IBM 2nm-chips: Funktioner och applikationer i processorer

Provchipet som har tillverkats med IBM:s 2nm-nod har en densitet på 333 miljoner transistorer per kvadratmillimeter. Tänk på att transistorernas densitet beror på vad som är byggt med dem och att minnet är mycket tätare än logik, så alla delar av processorn som tillverkas av IBM i dess experimentella 2 nm-nod har inte en sådan täthet. I alla fall är det normalt att mäta densiteten från vad SRAM upptar i varje nod i dessa fall.

Nyheten är viktig inför en situation där Moores lag tycks sakta ner mer och mer och med den allmänna känslan att en nod kommer att nås som när det gäller utvecklingskostnader, utbyggnad eller fysiska begränsningar inte tillåter chipsen att skalas ytterligare. .

I verkligheten står vi inför en nod så vi bör vänta till 2024 eller 2025 åtminstone när det gäller lanseringen på marknaden.

Är de verkligen 2nm?

IBM 2 nm

TSMC:s 7nm noddensitet är 96,5 miljoner transistorer per kvadratmillimeter. Det måste beaktas att transistorernas densitet ökar kvadratiskt med minskningen av deras storlek. Till exempel, för att dubbla densiteten för en nod behöver vi bara multiplicera storleken med 0,7. Om vi ​​till exempel tar 7 nm behöver vi bara multiplicera den storleken med 0,7, vilket ger oss en 4,9-5 nm nod.

Men tittar vi verkligen på en 2 nm nod? För att veta densiteten som en hypotetisk framtida nod skulle ha behöver vi bara göra följande beräkning:

Skalningsfaktor för noden som ska konverteras till = (1 / känd nod) ^ 2

Då behöver vi bara göra följande:

Transistortäthet för den nya noden = Transistortäthet för den kända noden / Skalfaktor för noden som den är avsedd att konvertera till.

Med den första formeln får vi en skalfaktor på 0,08, vilket indikerar att en hypotetisk “riktig” 2 nm nod skulle ha en densitet på nästan 1200 miljoner transistorer per kvadratmillimeter. Nästan fyra gånger mer än det som IBM meddelat, men det är också nödvändigt att lägga till att TSMC:s 7 nm egentligen inte är exakt 7 nm, utan en mycket lägre densitet och därför en mycket högre nod i verkliga nanometer.

Hur jämför det med resten av de befintliga noderna?

Transistorer 2 nm IBM

Anledningen till att den kallas en 2nm-nod är att dess densitet är högre än 3nm-noderna som annonseras av Samsung och TSMC. I Samsungs fall är den annonserade densiteten för dess 3nm-nod 180 miljoner per kvadratmillimeter, medan TSMC:s 3nm-process har en annonserad densitet på 315 miljoner.

Anledningen till att IBM kallar sin nod “2nm” är helt enkelt för att dess specifikationer är mycket överlägsna TSMC och Samsungs. Nu ska vi se argumenten för det.

IBM 2nm nodhastighet och strömförbrukning

IBM 2 nm

En annan viktig punkt är hur processorer skalar i hastighet och förbrukning, det vill säga om vi tillverkar ett befintligt chip under den nya noden. Hur snabbt skulle den nå eller hur skulle förbrukningen minskas? Båda kan inte vara det samtidigt, så de två siffrorna ges separat.

En processor som tillverkades under 7nm-noden hos TSMC, under 2nm-noden hos IBM skulle gå 45 % snabbare i klockhastighet under samma förbrukning. Om vi ​​behöll klockhastigheten skulle energiförbrukningen sjunka till 75 %.

Klockhastigheten har dock ett knep, eftersom den exakta punkten på spännings- och klockhastighetskurvan som är högst alltid söks. Detsamma är fallet med konsumenten, där det verkar som att IBM har fått en bättre nod ur perspektivet av förbrukad energi.

Det är i högsta energieffektivitet som IBM 2 nm-noden får sitt namn, och detta beror på användningen av vad som kallas HNS eller Horizontal Nanosheets, en teknik som Intel kommer att använda i sin 5 nm-nod, som kommer att konkurrera med din till ditt ansikte till 3nm-noderna hos Samsung och TSMC. Vi vet att Samsung kommer att adoptera dem i framtiden men vi vet inte om TSMC kommer att göra det eller om de kommer att välja en annan lösning.

Samriskföretaget mellan IBM och Intel

Intel IBM

Ja, detta uttalande kan verka mycket chockerande för dig, men vi måste komma ihåg att IBM, till skillnad från Intel, inte har sina egna gjuterier, men de designar chips och framför allt investerar mycket i designen av ny chiptillverkning noder som den licensierar till tredje part. Det är alltså en annan affärsmodell än vad TSMC, Samsung och Intel har.

Det vill säga, vad IBM har gjort är att designa standarderna för en ny tillverkningsnod och sedan har man skapat ett provchip, vilket är en design som sammanför alla de vanliga elementen i designen av en modern processor och har återskapat med hjälp av en experimentell version av dess 2nm-nod.

Fabric-IBM

IBM har rutinmässigt arbetat med GLOBAL FUNDRIES, men de hoppade av loppet helt och kom inte in på 7nm. Så IBM-partnern i det här fallet är Intel och vi kanske tittar på specifikationerna för en framtida lntel-nod.

Dessutom är det möjligt att vi står inför specifikationerna för 5 nm-noden från Intel, med vilken de skulle stå emot 3 nm-noderna från TSMC och Samsung som vi har diskuterat tidigare i den här artikeln.

0 Shares