日本电子维修技术 显卡<後藤 弘茂> AMD 发布世界首个 7nm 制程




AMD发布世界首个7nm制程GPU

AMD的CEO丽萨苏(Lisa su)在COMPUTEX的发布会上高调发表了7nm的GPU。在当下NVIDIA的7nm GPU还不见踪影的时候,AMD在这场GPU制程战争上处于实质领先的地位。

AMD在将7nm制程先投入在GPU上还是在CPU上经历了一个选择的过程,最终决定是先在高端GPU Vega上应用此项技术。所以在COMPUTEX上,我们看到了实物的7nm VEGA GPU,甚至都有了实机演示。

基于7nm Vega的科学计算向GPU “Radeon Instinct”目前已经处于sample发货状态,据称在今年下半年晚些时候将正式产品化。同时明确的还有7nm制程的图形图像用的GPU的存在。

根据AMD的说明,从现在的14nm制程转变为7nm晶体管密度将提升1倍,功耗利用率也将提升1倍。不过性能只提升到1.35倍,原因是GPU的核心面积也缩小了。

从目前公开的封装面积来推测,核心面积是目前14nm Vega 10的70%左右的程度,符合上面我们对性能的推算。7nm技术也将继续沿用到Vega之后的新GPU架构Navi上,目测Navi增大核心面积的可能性不小。


升级到7nm制程,无论是晶体管密度还是功耗利用率都将提升一倍(2x)


AMD的GPU路线图,7nm世代中Vega和Navi并存


7nm的Radeon Instinct将产品化


现场进行了7nm产品的实机演示


已经进入sample出货状态的7nm Vega


AMD的CEO:❀丽萨苏女士❀


7nm Vega

关于7nm的性能,其实制造Vega的GF已经发表了相关数据。GF用于最初7nm制程的开发代号为7LP。注意LP不是Low Power,而是Leading Performance的意思。7LP的简要的说就是使用目前的193nm短波长紫外线激光(ArF准分子激光)对浸泡式多层薄膜进行照射曝光的技术(翻译不准确,原文:7LPは、従来の193nm短波長紫外線レーザー(ArFエキシマレーザー)による液浸マルチパターニング露光プロセスだ)。

随着GF的7nm制程威力,Vega性能得到提升

下图所示是GF在2017年发布的性能与功耗的比较。14nm与7nm比较,同样的频率功耗有55%的小件,同功耗的条件下性能有40%的提升。所以AMD所主张的一倍功耗利用率提升和这个在会议上发表的数据是一致的。


GF在IEDM 2017上发表的7nm制程性能

GF的14nm与7nm之间的晶体管feature size的比较如下图所示。比较的是晶体管的最小布线距离(Minimum Metal Pitch)、门电路间距(Gate Pitch)、鱼鳍间距(Fin Pitch)。GF因为跳过了10nm,所以14nm到7nm看上去三大指标都大幅度的缩小了。门电路间距从84/78nm缩小到56nm,最小布线距离从64nm缩小到40nm。光这两个指标缩小后,单纯在面积上就缩小了45%的程度。


GF的14nm与7nm的比较

GF本身能提供面向SoC的7nm制程布线6T(T即track,布线层数,见下图)的技术。14nm的面向SoC的标准设计单元(standard cell),在7.5T的时候单元高度(cell height)为480nm,根据计算,在7nm制程技术下,同样标准设计单元7.5T布线的单元高度为300nm,6T为240nm。当然,因为门电路间距也进一步收缩了,标准设计单元的尺寸也会大幅度缩小。

根据GF的说法,在面向SoC设计的单元尺寸中,7nm对比14nm平均缩小了36%,这是各种设计单元的平均值。顺便说下,当布线层数达到6T之后,标准单元内部走线(routing)将会变的非常困难,虽然GF并没有详细说明,但确实讲过已经引入了优化走线的手法。

AMD说明了从14nm到7nm集成电路的密度提升了一倍,AMD再14nm制程中采用了7.5T的标准单元设计库,因此在7nm下继续使用7.5T标准单元设计库的可能性也很高。

顺便说下标准单元设计下,6T可以放置两个Fin,7.5T则可以放置3个Fin。Fin的数量越多,门电路的面积越大,(电子)驱动能力越强,晶体管的性能也就越强。晶体管的性能上升的话,频率也将容易提升。


GF提供的7nm设计,分为面向HPC的9T单元设计和面向SoC的6T单元设计

Intel与其他厂在工艺节点上的错位

7nm制程下晶体管的密度提升一倍,在同样的核心尺寸下可能集成了更多的电路。而功耗利用率提升一倍则意味着同样性能下电力消耗减半。也就是一倍密度下的芯片现在只需要同样的功耗即可驱动。

目前的一点就是7nm制程的芯片能否顺利量产的问题。特别是连intel大人都在10nm上便秘的情况下,其他厂的制程都可以先打上问号了。单纯的在数字上看当然是7nm更加难制造。但是intel的10nm与GF的7nm之间进行具体的比较的话,基于数字带来的固有印象可能会被颠覆。


各厂制程技术比较,指标主要是最小布线间距,门电路间距、鳍片间距

以前介绍过就不再赘述,照成这种错位的主要原因是各厂在制造16nm/14nm时基本流用了20nm的后端(BFOL),而前端从平板式晶体管改成FinFET晶体管(将晶体管树立起来),然后直接标上了16nm/14nm的名称开卖。


各厂10nm节点之间的比较,GF跳过了10nm工艺

Intel的10nm与GF的7nm基本上是同一世代

实际上intel的10nm制程在feature size上无限接近其他厂的7nm制程。GF和tsmc在7nm节点上提供了两种完全不一样的制程类型。最初是使用目前的193nm短波长紫外线激光(ArF准分子激光束)对多层浸泡布线模板进行曝光照射。随后会转换到深紫外线曝光工艺上来(EUV)。ArF版在今年量产,EUV版将在明年量产。三星则是直接跳过了ArF,直接从EUV开始。

三家晶圆厂的7nm与intel的10nm在性能上也接近。Intel的10nm三指标分别是36nm/54nm/34nm,相对的GF的三指标是40nm/56nm/30nm。绕开节点名称的文字游戏,实际上intel的feature size反倒要小一些。GF比较小的只有鳍片间距这个指标。


GF发布的7nm指标


从左到右分别是intel的ArF 10nm,GF的ArF 7nm,tsmc的ArF 7nm,三星的EUV 7nm

Tsmc基本上与GF差不多的大小,特别是布线间距这个指标两家厂完全一致。三星的EUV和intel同等级,不过在鳍片间距上更加狭窄。三星为了等待新EUV曝光进行微缩加工技术稍微成熟一些,制造开始的节点稍微有点延迟。也就是说非EUV技术的ArF激光曝光技术中,intel的10nm与GF和tsmc的7nm基本上是并列的,其中intel的feature size稍微小一点。

去年IEDM 2017中公布的全新布线构架

虽然intel的10nm在feature size上看上去与GF和tsmc的7nm是同一个等级的,但实际上还是有相当大的区别。GF的7nm制程对比起intel的10nm制程来说是更加安定的制程。在构成制造难度的诸多要素上,GF要小得多,而intel则面临着很多挑战。

下图中是两家厂商在布线构架上的区别,主要是布线层间距的比较,只要详细的对比来看,就不难法线两者明显的区别。

图片中比较的是intel 10nm制程与GF 7nm制程的GP版之间的对比,对比的指标是各层的布线间距与门电路间距还有鳍片间距。图中最下面的是FinFET晶体管的鳍片间距比较。往上的是contacted门电路间距比较,再往上是各层间距比较,从最底层的M0层比到最大M17层。


左边是intel 10nm,右边是GF 7nm的布线构架


实写的GF布线照片

实际操作中,各金属布线层的布线厚度(高度)是各不相同的,一般来说鳍片越长布线越厚。但是上图中并未标示出高度。在金属布线层与门电路的比较之间,只关注了间距这个指标。

同时,图中对各金属布线层的宽度是所谓的半间距(Half Pitch)标注法。比如实际上80nm宽的金属布线层间距,图中标注的是40nm。Contacted门电路部分也是如此标记的。这个示意图归根到底只是给一个感觉的示意图。但意外的是晶体管鳍片部分是个例外,不仅标注了鳍片之间的间距,鳍片自身的高度和厚度都标记出来了。

金属布线层越往上走,就越厚,而且提升很快。这是因为位于上层的布线层需要提供电力的原因,必须要能够承受大电流的通过,所以布线自身的间距必须很宽阔。图中通过省略间断线的方式描述出来了。

实际上,GF的7nm制程对外提供的是高频率性能向的HPC版和泛用的GP(General Purpose)版两种布线构架。下图是这两种规格的比较。Ryzen CPU可能用的HPC,而Radeon GPU则使用的是GP版本。HPC版中金属布线层的层数较多,上层的金属布线层会变的相当厚。


GF的7nm制程的两系布线构架的比较。左边是HPC版,右边是GP版

Intel修正其10nm制程中的先前发表的鳍片高度(Fin Height)

金属布线层如上图所示,各层的区别一目了然。当然只看关键的布线层的话,从M5开始看就行了。如下图所示,我们把它们摆在一起比较,其中的区别一目了然。


Intel的10nm与GF的5nm从M5层开始比较金属布线层的间距

在半导体芯片中,最下层的晶体管等等部分叫做基板工程(FEOL),然后在其上构筑金属布线层,称之为布线工程(BEOL),同时在现代工艺中,介于FEOL与BEOL之间,还有一个中间层MOL的存在。这个层是为了连接越来越复杂的FEOL和BOEL而新增加的。为了连接这个MOL,金属布线层中还特意增加了M0层。

从鳍片到M5层的比较中,我们发现intel的10nm对比起GF 7nm更加激进的缩小了每层之间的间距数值。但是仅就晶体管鳍片而言,intel的10nm为34nm,但GF的7nm为30nm,GF更加微缩。这可能是因为晶体管鳍片间距越小,其储蓄的能量就会减少,从而限制到晶体管的性能。


GF的7nm 鳍片

同时,intel的鳍片高度却高一些。这也是因为鳍片越高面电路面积越大,其驱动能力越强。否则鳍片性能就难以提升。Intel最初发表的10nm规格中,鳍片高度曾高达53nm,之后又在相关论文中修正到了46nm。

如下图,intel公开的10nm鳍片高度和宽度的图像。然后我们在这里比较了GF先前公开的7nm鳍片图。我们推测GF的鳍片高度可能在41-42nm的程度。同时鳍片的厚度方面GF比较薄一点。


鳍片横截面比较

GF7nm制程的鳍片高度只有42nm的话,不过相当于intel的14nm的程度而已。不过这也是目前除了Intel以外的晶圆厂在制造上的已经成熟(无欲无求)的工艺了。换言之,GF的FinFet工艺鳍片的制造上,除了缩小了鳍片间距外,也就不追求其他提升了,所以基本上没有intel所面临的那么严峻的挑战。顺便说下,intel就是因为最初的目标53nm鳍片高度没法完成,所以才修正到46nm的。

综上所述,intel的10nm和FG的7nm在FinFET的鳍片上就有相当的区别。然后就是布线上是不同的。



评论

先顶起来 再慢慢看
说句题外话 Fin-MX层 看着好像distillation tower


评论
图形图像GPU,大概说的是对飚quadro的专业卡了,不知道会有多强。突然对11卡不那么迫切了,看看明年的今天显卡市场会发生什么样的洗牌情况。

评论
不急不急
等明年

评论

Slide4.jpg (133.29 KB, 下载次数: 0)

2018-7-6 07:29 上传



比较准确的数据  根据各家实际提供的标准单元库计算的   TSMC 7FF+ 的MTx/mm^2应该是113~114  集成度最高

Fin高度增高并不一定代表晶体管性能增加   Fin高度增高说明晶体管有效面积增加   但如果此时驱动电流减小   则单晶体管性能有可能下降   比如Intel 初代 14nm 对比 22nm 就是这种情形   Intel paper里面的比较的数据是单位面积的驱动电流   14nm靠远高于22nm的集成度实现的性能提升


评论

好久不见,早

评论
1.35倍 终于可以赶上1080ti了吧

评论
看到gf就不想看了,人家明明用的是tsmc
后藤弘茂有些文章确实不能看,都是自己yy的

评论

还有位宽的进步
应该比ttxp要强的

评论
刚下单1080TI就看到这新闻,我想静静。

评论
多谢树导的翻译

评论

那是vega20,可能用euv,现在出的vega10和is的都是gf的ArF。

评论

没有euv

评论
早点做出来,看看Intel所谓的问题到底是技术问题还是良心问题。。。

评论
fse图形分破2w   32gbhbm显存秒天秒地

评论

早啊

确实好久不见

评论
期待啊,升级的欲望就靠按摩店了

评论
FEOL就是front end of line,BEOL就是back end of line,这么直白了,翻译成基板工程布线工程干什么?这个line是生产线的意思,完全的大白话。gf的7nm工艺的beol就是直接从14nm工艺拿过来的,还装模作样的分析一番凑字数,日本人也学会互联网经济了嘛?

评论
功耗下去了也OK

评论
7nm应该是革命性的一代

评论
顶一顶苏妈,农企翻身有望呀!!   

评论

前面就有一段翻译为前端/后端了,没发现么。。。

评论
7nm游戏卡大概啥时候上市呢,打算等这个了 电路 电子 维修 我现在把定影部分拆出来了。想换下滚,因为卡纸。但是我发现灯管挡住了。拆不了。不会拆。论坛里的高手拆解过吗? 评论 认真看,认真瞧。果然有收 电路 电子 维修 求创维42c08RD电路图 评论 电视的图纸很少见 评论 电视的图纸很少见 评论 创维的图纸你要说 版号,不然无能为力 评论 板号5800-p42ALM-0050 168P-P42CLM-01
 ·日本留学生活 求个大阪合租
·日本留学生活 自家房招租求
·日本留学生活 东京地区出9成新lv钱包
·日本育儿教育 孩子从国内过来如何学习日语
·日本育儿教育 明年四月横滨招月嫂
·日本育儿教育 请问咋让娃突破识字关?感谢分享中文共读和学习经验的妈妈
 ·中文新闻 东区明星迈克尔·格列柯,53 岁,将在第一次出生两年后第二次
·中文新闻 《爱情岛》明星卡米拉·瑟洛和杰米·朱维特在透露即将迎来第三

维修经验

CPUcpu-z 1.77版低调发布

日本维修技术更新: New benchmark “submit and compare” feature New clocks dialog reporting all system’s clock speeds in real-time Preliminary support for Intel Kaby Lake AMD Bristol Ridge processors 主要是增加了支持I、A两个新架构的 ...

维修经验

CPU这几天经常开机黑屏,热重启后又正常

日本维修技术这几天经常开机黑屏,热重启后又正常,今天热重启也不管用了。折腾半天总算点亮,显示超频失败,以前出这个画面我是不理它的,直接重启就能正常进系统了,今天不敢托大,因为 ...

维修经验

CPU超频求助!关于华擎H170和6700K

日本维修技术问题见楼主的show贴 https://www.chiphell.com/thread-1634895-1-1.html 这次华擎的H170 Hyper最大的特色应该是自带时钟发生器可以自由超外频 可是楼主好久没有折腾超频了。。。 两图中除了CPU外频 以 ...

维修经验

CPU液态金属会侵蚀cpu核心吗?

日本维修技术前阵子看到有人说,液态金属时间长了会侵蚀cpu铜盖,那么问题来了,这货会不会侵蚀核心呢? 评论 这玩意儿好像只对铝起反应 评论 不是说,cpu的盖子是铜的吗。。。 评论 不会,核 ...

维修经验

CPUm6i究竟支不支持e3 1231v3

日本维修技术官网上看支持列表没写有e3 1231v3,装机帖又有人晒,百度也没个明确答案,那究竟能不能点亮?有在用的chher说一下么 评论 升级最新bios肯定可以支持 评论 我的p67evo官网上也没说支持12 ...

维修经验

CPU华擎 HYPER 妖板 正确玩法

日本维修技术600元的 B150,10相供电,释放洪荒之力 注意必须官网 Beta 区的 BIOS 有 AVX 的 CPU 可能会掉缓存 启动时按 X 键激活 SKY OC,重启后进入 BIOS 160924164727.jpg (95.63 KB, 下载次数: 1) 2016-9-24 17:47 上传 ...

维修经验

CPUE5 2686 V3和i7 6800K如何选择

日本维修技术默认用,不超频,两者功耗是一模一样的 E5 2686 V3:2.0主频,3.5睿频, 18核心36线程 ,45M L3 咸鱼大约2500~3000元 i7 6800K : 3.5主频,3.8睿频 ,6核心12线程 ,盒装3000元 评论 性能应该是26 ...

维修经验

CPUHD530硬解4K能力还是有点弱呀!

日本维修技术播放器用PotPlay 64bit,各种优化后,跑4K @120Hz视频只能到70帧左右的速度,勉强能用! 显示器用的4K的优派VP2780 未标题-1.jpg (211.97 KB, 下载次数: 0) 2016-9-26 21:29 上传 评论 这个估计你没优化 ...

维修经验

CPU6900k 1.25V到4.2体质怎么样

日本维修技术如图,体质怎么样,ring是35,没敢试了,都说ring高了毁硬件 评论 不错的U,但不算雕,上4.4就大雕了,这电压上4.5的目前没见有人发图 评论 谢谢前辈告知 评论 我这个用1.2V超的4.2,R ...

维修经验

CPUI3 6100 华擎B150M pro4超4.5g测试。

日本维修技术看看论坛没多少i3 6100的帖子,就转下自己发的show贴里面的数据,给大家参考下。家里还有当年的神U i3 540 oc 4.5G在给老妈用。 不知道数据上正常吗?有6100的朋友可以告诉下,另外是不有 ...

维修经验

CPU7系u会兼容100系主板吗?

日本维修技术RT,听说要推200系板,100系还能用吗以后。。 评论 兼容的 评论 感谢!以后换u就行了,目前消息200系板会有新的特性吗? 评论 24条PCI-E 3.0通道、支持Intel Optane混合存储技术、十个USB 3 ...

维修经验

CPU有心入5820k了,求教下温度问题

日本维修技术一直徘徊在6700k和5820k之间,6700k现在这德行直接把我推向了5820k啊,从2600k升级上来,三大件都要换,现在唯一疑惑的是IB-E ex这种顶级风冷能不能压住4.5g的5820呢?毕竟刚刚买一个多月。 ...

维修经验

CPU6600&6600K才100的差价

日本维修技术太少了吧。。。 6600.JPG (106.91 KB, 下载次数: 0) 2016-10-1 10:30 上传 评论 毕竟只是i5而已…… 评论 上z170 6600也能超,等于没区别,差价能有100已经不错了 评论 然后又见不超频人士推荐超频 ...