Kletba fabů: Proč vlastnit továrny přináší problémy?
Článek Kletba fabů: Proč vlastnit továrny přináší problémy?

Kletba fabů: Proč vlastnit továrny přináší problémy?

Michal Rybka

Michal Rybka

17. 4. 2021 03:00 58

Seznam kapitol

1. Miliardový byznys 2. Velké výhody, velké riziko 3. Výtěžnost 4. Specifické problémy specifických technologií 5. Až křemík skončí

Většina problémů, které nyní Intel má, je způsobena problémy s výrobou jejich procesorů. Zatímco AMD těží z pokročilých technologií TSMC, Intel válčí ve vlastních fabech s technologickými problémy. Před dvanácti lety byla ale situace skoro přesně opačná.

Reklama
Reklama

Kdysi se pod velikostí procesu mínila velikost celého logického hradla, což už ale neplatí, jde o komplikované trojrozměrné struktury – a hlavně příchod FINFET tranzistorů. Dnes se sice stále udává velikost nodu, ale tam není standardizace mezi jednotlivými výrobci, což činí odhad hustoty tranzistorů (transistor density) problematické a přímé srovnání jednotlivých procesů komplikované. V podstatě platí pravidlo, že i když je proces s menší velikostí nodu lepší, v praxi je vhodné řídit se spíš bechmarky než údaji o litografii.

Problémy, které má Intel, nesouvisejí pouze s miniaturizací, ale s celou řadou nových technologií, které se pokoušejí nasadit. To skutečně podstatné – kromě chyb v procesorech a jejich aplikačního výkonu – je ale spolehlivost výroby waferů, jež se projevuje v podílu funkčních procesorů, které lze z waferu vyrobit versus těch vadných. Tomu se říká výtěžnost, yield.

Při výrobě dochází k celé řadě problémů. Defektů je celá řada: Katastrofický defekt způsobí nefunkčnost celého jádra, ale jádro může být stále částečně funkční (takto v minulosti vznikaly například tříjádrové procesory AMD, kde se vypnulo jedno vadné jádro ze čtyř), případně může mít horší parametry (parametrické selhání). Posledním důvodem zhoršení výtěžnosti jsou vady na okraji waferu (partial edge dies). U nových procesů je běžné, že výtěžnost z waferu je nízká, i méně než 40 %, s tím, jak výrobní proces vyspívá, že výtěžnost zvyšuje.

Obecná geometrie říká, že pokud se litografie zmenší, dostaneme z waferu kruhového tvaru více kusů procesorových jader. Anebo, naopak, můžeme získat stejný počet jader s podstatně složitější vnitřní strukturou. S tím, jak se zvětšuje plocha čipu, roste pravděpodobnost zásahu jednotlivého jádra chybou, takže se používá například technologie čipletů (chiplet), čili několika menších jader na jednom integrovaném obvodu. Při stejném počtu vad na waferu totiž při menší velikosti čipu dostaneme podstatně více funkčních kusů. (Velmi hrubé zjednodušení říká, že každá vada způsobí zkázu celého čipu, pokud jsou čipy menší, bude počet vadných kusů stejný, ale z waferu jich celkově dostaneme více.)

Na webu najdeme i nástroje, které pomáhají odhadnout výtěžnost waferů. Příkladem je Die Per Wafer Calculator od CALY Technologies, který po zadání fyzických parametrů waferu a odhadované chybovosti (defect density) spočítá, jaká bude výtěžnost daného waferu pro čip určité fyzické velikosti. Jde o statistický, nikoliv technologický nástroj, který lze použít k odhadům výtěžnosti, ale pozor, neřekne nám nic o podstatě samotného problému způsobujícího defekty.

Nutno podotknout, že právě defect density je informace, která se u výrobců drží pod pokličkou, protože zásadně ovlivňuje ekonomičnost procesu, skutečnou kapacitu výroby a také hranici bodu zvratu, tedy minimální cenu čipu, pod které je není ekonomické vyrábět. Kdo zdá tyto údaje, může si spočítat reálnou výrobní kapacitu, což je informace zásadně důležitá pro odhad skutečné schopnosti výrobců dodávat hotové čipy.

Nad skutečnou výtěžností se dá jen spekulovat. Narazil jsem například na tuto aproximativní kalkulaci člověka, který si říká Tech Tech Potato – a obecně ukazuje, jak vyjdete z kalkulací výtěžnosti a pak se pokoušíte spočítat výrobní kapacitu a cenu čipů. Je to spekulace, ale zajímavá spekulace. Defect density je rovněž abstraktní statistický odhad, který neříká nic o skutečné příčině defektů, a tedy nic nenapovídá o tom, jak rychle a zda vůbec se je podaří vyřešit.

Předchozí
Další
Reklama
Reklama

Komentáře naleznete na konci poslední kapitoly.

Reklama
Reklama

Byl detekován AdBlock

PCTuning je komunitní web, jehož hlavním příjmem je reklama. Zvažte prosím vypnutí AdBlocku, ať můžeme všem čtenářům i nadále přinášet kvalitní herní zpravodajství, články a videa.

Děkujeme!

Váš tým PCTuning