Vergleich der Fertigung in 10 und 14 nm bei Intel, TSMC und Samsung (Update)

[HWL News Bot]

Es ist ein beliebtes Wettrennen der Chipfertiger mit den kleinsten Fertigungsgrößen zu werben – egal ob mit eigner Fabrikation oder als Auftragsfertiger. Intel, Samsung, GlobalFoundries und TSMC überbieten sich hier regelmäßig. Doch Angaben wie 16, 14, 10 oder 7 nm sind längst nicht mehr ausschlaggebend und geben auch nicht wieder, wo nun die Vorteile der kleineren Fertigung liegen. Größen wie Fin Pitch, Min Metal Pitch, Cell Height und Gate Pitch.Im vergangenen Jahr sah sich Intel offenbar dazu genötigt, einmal einen Vergleich zwischen 14...

... weiterlesen

 

[satuan]

Der Vergleich zu den Angaben von Intel zur 10-nm-Fertigung zeigt: Der einstige Technologieführer in diesem Bereich musste die Konkurrenz teilweise an sich vorbeiziehen lassen.

Das liegt daran, wenn man sich jahrelang auf seinen Lorbeeren ausruht und für sich keine neuen Gebiete im Absatz erschließt, weil man satt ist und seine Konkurrenz für unfähig hält, man sieht ja was dabei herauskommt.

Ob Moores Law nun am Ende ist oder nicht, darüber streiten sich die Geister.

Das Gesetz trägt weiter Gültigkeit (wobei es sowieso nur als empirische Faustregel gilt), viel schwieriger wird es die zugewonnene Transistorfläche bei hoher Intergeritätsdichte auch auszunutzen, dort stößt man bei Auslastung und Kühlungseffekt zwangsläufig an seine Grenzen, wenn sich die Leistung dabei stetig verdoppeln soll.

Letztlich ging es Moore nur um das Optimum in der Kostenentwicklung, das heißt, dass die Zeitabstände von 2-3 Jahren wohl auch länger ausfallen dürften als Moore sie vorhersagte.

 

[lll]

Das liegt daran, wenn man sich jahrelang auf seinen Lorbeeren ausruht und für sich keine neuen Gebiete im Absatz erschließt, weil man satt ist und seine Konkurrenz für unfähig hält, man sieht ja was dabei herauskommt.

Aha, schon komisch was man daraus herauslesen "will":

Die Multi-Milliarden-Investitionen in neue Fertigungsstraßen und R&D zeigen, dass der Aufwand immer größer wird.

 

[satuan]

Aha, schon komisch was man daraus herauslesen "will":

Nein natürlich nicht, ging darum das man sich selbst als vermeintlicher Marktführer sieht und trotzdem von Samsung eingeholt wurde. Die müssen ja genauso viel investieren. Womöglich war es der Aufwand für 10nm dann doch nicht wert. Nach dem moorischen Gesetz kann man bei auslassen eines Shrinks ja auch gut und gerne 4-6 Jahre brauchen. Man muss es nur wollen.

Intel hat es ehrlicherweise schleifen lassen und was bei ihnen zuletzt raus kommt ist nicht immer tiefblau. Ist man anders gewöhnt und solches straucheln liegt selbsternannten Marktführern nicht.

 

[Sir Diablo]

Naja so weit vorn war Intel bei der Packdichte eh nie (ja sie warn sogar mal nicht Erster). Undn Gesetz hat Moore da auch nicht verfasst. Das war ne Annahme und mehr nicht.

 

[RAZ0RLIGHT]

Wird ja gemunkelt, dass Ryzen 2 (7nm) bei TSMC gefertigt wird und Vega bei GF bleibt.

 

[[HOT]]

Das Gerücht ist Blödsinn. Matisse ist zu 99,9999% GloFo. Die CPUs bleiben bei GloFo, die haben entsprechend nunmal die Leute dafür da, es gibt keinen Grund das zu ändern. Zudem soll AMD angeblich die Fertigung ohne EUV sogar exklusiv haben beim Start. Und als i-Tüpfelchen ist GloFos 7nm von Anfang an high performane (7 LP -> Leading Performance), also optimiert auf Prozessorfertigung.
Ich würd nach wie vor davon ausgehen, dass nur V20 bei TSMC vom Band läuft. Bei TSMC gibts auch nicht viel Raum, da diesmal sowohl Qualcomm als auch Apple 7 DUV bei TSMC nutzen werden. Erst für 7 EUV (7LPP) wechselt Qualcomm wieder zu Samsung. V20 braucht man nur in kleinen Mengen, da er wohl nur ein Profichip ist, dafür bleibt der Chip aber relativ lange aktuell.

Aber: Wenn ich mir das so anschaue, und dieses Jahr die ersten 7nm-Chips vom Band laufen sieht das für Intel gar nicht mal so gut aus.

 

[smalM]

@Redaktion

Sehr schön, daß Ihr sowas mal bringt! Ein paar kleine Anmerkungen hätte ich allerdings...

zur Tabelle:
TSMC und Samsung benutzen beide 7,5T-Libraries, die Cell Height beträgt also 330nm bzw. 360nm.
Intel schafft beim Gate Pitch im 14++ Prozeß die 70nm nicht mehr. Man mußte den Pitch auf gut 80nm zurücknehmen.
Nehmt bei den 6T-SRAM-Zellen das englische Tausendertrennzeichen raus. Die 6T-SRAM-Zellen sind nicht ein paar Dutzend sondern mehrere 10000 nm² groß.

und zu den Erklärungen:
Der Min Metal Pitch ist der Minimalabstand zweier Leiterbahnen der Metal 1 Ebene (gemessen von Leitermitte zu Leitermitte). Es ist nicht zwangsläufig, daß in einem Prozeß der Min Metal Pitch in alle Richtungen auch gleich groß ist.

Wenn ich mir das so anschaue, und dieses Jahr die ersten 7nm-Chips vom Band laufen sieht das für Intel gar nicht mal so gut aus.

Wenn Intel noch lange rummährt mit ihrem 10FF, dann kommt selbst GloFo noch früher mit dem 7LP raus...
Wirklich nicht mehr viel übrig von dem einst ach so stolzen Vorsprung.

 

[[HOT]]

Glofo, Samsung und TSMC sind ziemlich gleich auf bei 7nm. GloFo ist vllt. 2-3 Monate verzögert, aber letztendlich hat GloFo den IBM-Bonus, deshalb erscheint dann "selbst GloFo" in einem anderen Licht. Erschreckend ist, dass Intels 10nm erstmals hinter den 7nm-Prozessen der anderen Foundries in Teilen zurückfällt. Das gabs noch nie.
Wenn man jetzt bedenkt, dass AMD hier mit einem quasi-20nm-Prozess agiert und 7LP nochmals 40% Performance herausholen kann, wirds dann ganz schön dunkel bei Intel, zumal 10nm+ (lt. Intels eigener Folie) keinerlei Performanceplus bringen soll.

 

[EmPas]

amd nutzt doch einen samsung prozess oder etwa nicht. ist es nicht so dass amd sich von samsung das rezept holt und von glofo dann backen lässt? ich verstehe wenig von der materie

 

[Holt]

Das Intel so zurückliegt dürfte vor allem hieran liegen:

10-nm-Chips: Cobalt als neuer Werkstoff bei Intels Fertigung
...
Applied Materials als ein Zulieferer für nahezu alle Halbleiterfirmen beschrieb vor gut drei Jahren Cobalt bereits als „the biggest material change to interconnects in 15 years“, doch war die Umsetzung bisher zu zeitraubend, teuer und auch gar nicht vonnöten.
...
Sie soll einen massiven Einfluss auf die Elektromigration haben (fünf- bis zehnfach so hoch), gleichzeitig soll der Widerstand bei der Durchkontaktierung zwischen den Lagen um den Faktor zwei abnehmen. Dies soll die Haltbarkeit massiv erhöhen, Applied Micro sprach bereits vor drei Jahren von mindestens dem Faktor zehn, heute sind je nach Umstand sogar der Faktor 100 oder als sogenannter Capping Layer bis zu 1.000-fach im Gespräch. Laut Industrie-Analysten wird bei Intel Cobalt direkt in mehreren Gebieten zum Einsatz kommen, was die Geschichte weiter verkompliziert.

Mit zu vielen Neuheiten übernommen?

Doch alle Neuheiten auf ein Mal zu nutzen scheint für Intel zu viel geworden zu sein.

Mit zu vielen Neuheiten übernommen ist wohl genau der springende Punkt.

 

[satuan]

Das Intel so zurückliegt dürfte vor allem hieran liegen: Mit zu vielen Neuheiten übernommen ist wohl genau der springende Punkt.

Glaub ich nicht, Cobalt nutzen sie für die beiden unteren Layer.

- - - Updated - - -

Wenn ich mir das so anschaue, und dieses Jahr die ersten 7nm-Chips vom Band laufen sieht das für Intel gar nicht mal so gut aus.

Genauso.

 

[[HOT]]

GloFo nutzt ebenfalls Kobalt bei <14nm. Macht aber bei der Leistungsfähigkeit des Prozesses insgesamt keinen großen Unterschied, das bisherigen Material, Wolfram, ist weiterhin bei anderen Foundries in Benutzung und lt. deren Aussagen noch lange nicht am Ende. Es geht hier auch nur um Kontakte, Das Thema wird einfach total überschätzt.

Intels Probleme liegen vielmehr darin, dass man sich einfach total verschätzt hat, die Komposition serienreif zu bekommen. Schon bei 14nm hatte man massive Probleme mit dem Galliumarsenid, das war aber nicht das einzige. Man bekam die Yields einfach nicht wie gewohnt nach oben um serienfertig zu werden. Das zieht sich jetzt schon seit 14nm so durch, man erinnere sich an die massive Broadwell-Verspätung, Skylake lief anfangs nur < 4GHz. 10nm war eben auch nicht besser, zumal der Prozess offenbar einfach gar nicht leistungsfähiger, sondern nur kleiner und sparsamer ist. Hat sich insgesamt einfach nicht gelohnt, damit schlechtere Yields in Kauf zu nehmen.

amd nutzt doch einen samsung prozess oder etwa nicht. ist es nicht so dass amd sich von samsung das rezept holt und von glofo dann backen lässt? ich verstehe wenig von der materie

GloFo hat 2014 Samsung 14LPP lizenziert, weil der eigene Prozess nicht funktionierte. Das war aber eine Ausnahme.
Nicht zu verwechseln damit, dass Samsung, GloFo und IBM zusammen neue Fertigungstechniken erforschen. Samsungs und GloFos Prozesse haben also ähnliche Forschungsgrundlagen, sind jedoch eigene Prozesse.

GloFos 12 LP != Samsung 14LPU beipielsweise.

 

[Chasaai]

klar lohnt es sich die Leistungsaufnahme zu verringern, intel kratzt an 5ghz, wo sollen sie denn noch hin? Oben raus skaliert das ja überhaupt nicht mehr, ab 5ghz sind 10% mehr Leistung 500mhz mehr, das bringt ja nixmehr. Interessant wird es die 5ghz in 65W CPUs zu knallen und noch viel interessanter ist es die 4,x GHz bei den 15W bzw 22W TDP U Cpus zu halten, die 4 Kern U cpus sowie die 6 Kern H cpus sind intels größte Innovation und das im immernoch sehr wichtigen laptop portable usw. Markt.

die nächste leistungssteigerung muss durch die Architektur kommen, taktseitig ist bei 5ghz denke ich erstmal ende

 

[Chasaai]

klar lohnt es sich die Leistungsaufnahme zu verringern, intel kratzt an 5ghz, wo sollen sie denn noch hin? Oben raus skaliert das ja überhaupt nicht mehr, ab 5ghz sind 10% mehr Leistung 500mhz mehr, das bringt ja nixmehr. Interessant wird es die 5ghz in 65W CPUs zu knallen und noch viel interessanter ist es die 4,x GHz bei den 15W bzw 22W TDP U Cpus zu halten, die 4 Kern U cpus sowie die 6 Kern H cpus sind intels größte Innovation und das im immernoch sehr wichtigen laptop portable usw. Markt.

die nächste leistungssteigerung muss durch die Architektur kommen, taktseitig ist bei 5ghz denke ich erstmal ende

 

[[HOT]]

Es ist natürlich praktisch, wenn man bei 8 Kernen den Takt einigermaßen halten kann bei gleicher TDP. Das ist auch denke das, was man erwarten kann.
Von der Architektur her ist da aber nicht Ende. Das ist blödsinn.

 

[Chasaai]

Lesen, verstehen, von Blödsinn erzählen.

 

[Bucho]

@Chasaai
Jo bin da Deiner Meinung. Bei den GHz haben wir schon seit vielen Jahren ein scheinbar physisches Limit des Silizium bzw. der Fertigungsverfahren bei gut 4-5 GHz, die halt vertretbar in Sachen Verbrauch & Effizienz machbar sind. Extrem OC nehme ich da jetzt mal raus, klar gibt es da schon auch seit vielen Jahren Rekorde mit ~ 8 GHz (2013 ein Celeron 347 auf 8,4 GHz [CPU aus 2006] oder 2014 ein FX-8370 auf 8,7 GHz [CPU aus 2012]) aber mit Settings, Verbrauch und Kühlungslösungen jenseits von gut und böse.
Was ich mit 4-5 GHz meine ist eben daß man Anno 2005 herum schon im Alltag einen Pentium 4 mit ausreichend Kühlung und gutem Board auf knapp 4 GHz betreiben konnte, spätere Core 2 ebenfalls und Sandy Bridge sogar darüber. Aktuell schafft man mit guten 8600K/8700K auch die 5 GHz alltagstauglich.
Ist natürlich erstaunlich da wir da ja auch mehr Kerne haben, Pentium 4 noch einer (bei der D Serie dann zwei), Core 2 dann zwei bzw. vier und nun seit Coffee Lake im Mainstream schon 6. AMD laß ich jetzt mal raus, aber auch dort hat es ja schon FX gegeben die mit 8 (mehr oder weniger echten/kompletten) Kernen alltagstauglich zwischen 4,5 und 5 GHz gelaufen sind (sogar out of the box mit dem FX-9590).
Wir werden es also so schnell nicht sehen daß die da ein weiteres GHz drauf legen, es sei denn mit komplett neuer Architektur oder eben komplett neuer Fertigung.

 

[Ceiber3]

Obwohl man sagen muss das einige Coffee-lake auch um die 5,2/5,3 Ghz gehen. Bei Skylake war man über 5 Ghz sehr froh. Takt steigt also noch weiter trotz mehr kerne nur halt in kleinen Schritten.

 

[[HOT]]

Ich sag ja, das ist einfach BS.
Die Taktschraube drehte sich auch in der Vergangenheit immer weiter. Natürlich versuchte man das Optimum aus Takt/Architekturbreite herauszuholen, aber letztendlich wird einfach gerne vergessen, dass CPUs dafür da sind seriell Code abzuarbeiten. Das geht nicht ohne Takt. Das geht nicht mit nur Takt, siehe P4, es geht aber auch nicht mit wenig Takt.
Wenn AMD jetzt bei 7nm 40% drauf legt, gibt es für Intel einfach keinerlei Vorteile mehr. Da helfen die 2 mehr Kerne auch nicht weiter. Denn dieser Prozess spart ja auch 60%+ Power ggü. 14LPP, das bedeutet, bei der Zen-Architektur, die ja von sich aus schon sparsamer ist als Intels Core-Architektur, ist man auch dort massiv vorne.

Weder Zen noch Core limitieren durch den Takt. Das beweisen Hardcoreübertaktet andauernd aufs neue. Die Prozesse limitieren den Takt. Das ist ist einfach ein Fakt.

Bucho
Du beweist grade, dass sämtliche Architekturen den Takt nicht limitiert haben. Wenn man jetzt mal echte Taktraten zurate zieht und nicht das OC-Gerate, sieht das ganz anders aus.
P4 -> 3,8GHz (ein Kern)
Core2 6xxx -> 3,3GHz (Sprung auf 2 Kerne)
Core2 8xxx -> 3,5GHz
Bloomfield/Lynnfield -> 3,33 (Sprung auf 4 Kerne)
Sandy Bridge -> 3,5/3,9
Ivy -> 3,5/3,9
Haswell -> 4,0/4,4
Kabylake/Skylake -> 4,2/4,5
Coffelake -> 4,3/4,7 (Sprung auf 6 Kerne)
Icelake -> ~4,2/4,6 (Sprung auf 8 Kerne)

Es gibt also sehr wohl eine permanente Taktsteigerung.

 

[Chasaai]

Ich weiß nicht warum du das aus meinem Post rauslesen willst um es dann als bs bzw. Blödsinn zu bezeichnen. Das ganze ist nunmal Prozentrechnung. Einen 8700k zu OC lohnt fast nichtmehr, da man mit mehr vcore vlt. 500mhz rausholt und das sind dann bestenfalls 10%, ich kenne eben noch die q6600 Zeiten und davor da hat man über 10% gelacht.

wenn man also nur per takt mehr Leistung haben will sind wir beim nächsten Prozessor bei 5.5 beim nächsten dann bei 6, das ist BS.

vor allem jetzt wo post ryzen die Kerne sprießen wie Pilze.

und ich schreibe auch schon lange dass es intel nicht um die max. Leistung im Mainstream geht also zuletzt 77k und 87k, die cpus kaufen wenige, intel entwickelt schon seit jahren auf den laptop markt und hp markt hin.

als hier alles am heulen waren, dass pro cpu Generation kaum mehr Leistung dazukam hat intel z.b. den idle verbrauch extrem verringert und das ist in nem Laptop halt gold Wert. Das das am desktop keinen jucks ist mir klar und dass da schonmal keiner sieht dass zw 40 und 20W idle Verbrauch universen liegen ist auch klar. im Laptop zählt aber jedes watt. und nun schau mal wieviel ryzen idle verbraucht und wieviel intel. und rate mal was ein laptop zu 98% der zeit ist.

 

[[HOT]]

Ich weiß nicht warum du das aus meinem Post rauslesen willst um es dann als bs bzw. Blödsinn zu bezeichnen. Das ganze ist nunmal Prozentrechnung. Einen 8700k zu OC lohnt fast nichtmehr, da man mit mehr vcore vlt. 500mhz rausholt und das sind dann bestenfalls 10%, ich kenne eben noch die q6600 Zeiten und davor da hat man über 10% gelacht.

wenn man also nur per takt mehr Leistung haben will sind wir beim nächsten Prozessor bei 5.5 beim nächsten dann bei 6, das ist BS.

Ist es nicht. Denn die nächsten großen Spünge kommen ja gerade rein. Erst kommt EUV und dann GAAFETs. Das wird natürlich nochmals für mehr Performance und eine Taktsteigerung sorgen, das versteht sich einfach von selbst. Tigerlake kommt in 10++, da wird man die 5GHz mMn mit überschreiten. Und was die post-Core-Architektur von Intel und Zen3 von AMD für uns bereit hält ist ja jetzt noch gar nicht absehbar.

vor allem jetzt wo post ryzen die Kerne sprießen wie Pilze.

Und die raffinierteren Turbomodi aber ebenfalls.

und ich schreibe auch schon lange dass es intel nicht um die max. Leistung im Mainstream geht also zuletzt 77k und 87k, die cpus kaufen wenige, intel entwickelt schon seit jahren auf den laptop markt und hp markt hin.

als hier alles am heulen waren, dass pro cpu Generation kaum mehr Leistung dazukam hat intel z.b. den idle verbrauch extrem verringert und das ist in nem Laptop halt gold Wert. Das das am desktop keinen jucks ist mir klar und dass da schonmal keiner sieht dass zw 40 und 20W idle Verbrauch universen liegen ist auch klar. im Laptop zählt aber jedes watt. und nun schau mal wieviel ryzen idle verbraucht und wieviel intel. und rate mal was ein laptop zu 98% der zeit ist.

Doch du brauchst mehr max-Leistung. Intel hat erst gedacht, man könnte auf LP gehen und das reicht - das tat es nicht. Jegliche Bemühungen in ultra-mobile, cellphones und tablets, sowie mobile-embedded, wearables usw. sind nämlich grandios gescheitert. Daher gab es eine komplette Kehrtwende, es wurde 10nm gelassen und alles auf die Optimierung von 14nm gesetzt, was auch Früchte trug und in Coffeelake mündete. Das einzige, was von embedded im Prinzip übriggeblieben ist, ist Xeon D, der recht erfolgreich ist, aber eigentlich auch wieder HP ist, da es hier letztendlich doch wieder um Performance geht. Des Weiteren bemüht man sich jetzt in den high-performance-GPU-Markt hinein, das ist das komplette Gegenteil von dem, was man so 2013/14 propagiert hat. HP ist Trumpf, nicht LP.

 

[fdsonne]

Es gibt also sehr wohl eine permanente Taktsteigerung.

Das ist aber ne Milchmädchenrechnung... Denn was wirklich für Taktraten gefahren werden können hängt am Ende primär davon ab, ob der Spaß in die TDP Klassen einbringbar ist. Solange du aber nicht gleichsam vergleichst, wie hoch der Grad des Übertritts der Klassen ist, lassen sich die Taktraten doch gar nicht sinnvoll vergleichen. Ein OEM 8700 non k taktet unter Last nachweislich weit niedriger als der gleiche Prozessor auf nem Retail Board (nämlich ohne Leine - bei Übertritt der eigentlichen TDP-Einstufung). Da ists auch völlig egal was Intel da auf die Packung drauf schreibt...

Noch schlimmer beim SKL-X - der geht ohne groß Mucken im 12-18C DIE auf 4,5-5GHz. Aber weder sind die Boards dafür ausgelegt noch bekommst du den Spaß anständig weg gekühlt. Es wird also wohl auf absehbare Zeit keine 18C@4,5-4,7GHz CPUs geben. Das Silizium gibts aber her...
Bei diesen Modellen sogar so schlimm, dass der 7980XE nur noch 4,2GHz SC Turbo hat und Base nur 2,6GHz...



Soll heißen, du siehst zwar ne permanente Taktsteigerung - aber primär dem geschuldet, dass heute die Limits im Schnitt auch weit überschritten werden. Ein 8700k oder non k säuft auf nem Retail Board unter richtiger Last um die 160W. Der kleine hat ne TDP von 65W Laut THG nimmt sich der 7700k unter gleicher Last aber nur um die 114W. -> 50% mehr Cores = ~50% mehr Energieaufnahme. Genau genommen hätten da also keine 4,3GHz stehen sollen - weil der Prozessor das gar nicht packt in seiner TDP Klasse. Mit dem gleichen Maßstab hättest du auch nen Sandy@4,5Ghz hinstellen können und die 4,xGHz wären in 32nm schon lange gefallen...

Ich bin mir am Ende hier noch nicht so richtig sicher, ob sich hier Intel übernommen hat oder ob die Anderen nicht vielleicht sogar noch zu früh dran sind für echte Prognosen. Mal schauen was wird. AMD würde es in jedem Fall helfen, wenn sie den keinem Fertigungsnachtem mehr unterliegen würden - dass die Ryzen Modelle nicht wirklich >4Ghz zu bringen gehen, auch nicht mit der Brechstange ist ohne wirkliche Core-Skalierung im Desktop/Mobilemarkt durchaus ein Nachteil... KANN also nur besser werden.

- - - Updated - - -

HP ist Trumpf, nicht LP.

Bei ~75% Mobile Marktanteil?? Ich glaube du interpretierst da zu viel rein. Der Desktopmarkt ist am Schrumpfen. Mal mehr mal weniger. So langsam kommen wir da wohl am gesunden Bodensatz an. Der Rest geht einzig und allein in Mobile. Und da ist ne Menge Luft nach oben. Taktraten von 1,x oder 2,xGHz in der Basis. Klar dass da kurze Turbosprints auf 4GHz+ viel viel Performance bringen.

Der Serverbereich mit den Xeons und auch die Xeon-D Modelle ist da doch ne ganz andere Baustelle. Da brauch es nicht zwangsweise übel hohe Taktraten, wie im Desktop. Ein Stück weit schon, aber vieles geht dort in die Breite - vor allem wenn die "Höhe" ausreichend ist. Gesundes Mittelmaß ist dort heute weiterhin der Bereich ~2,5-3GHz... Da hat sich mit aktuellen Modellen nicht so wirklich viel getan... Vllt 10-15% in den letzten 5+ Jahren. WENN überhaupt.

 

[Chasaai]

Meine Rede, aber er wills nicht kapieren und dann ist mir iwann auch meine Zeit zu Schade.
Mobile hat einen Riesen Anteil und dort ist die tdp nunmal das Ende der Fahnenstange.

Zum Takt ist es uwar Spekulationaber ich wette wir sehen so schnell keine 6GHz irgendwo. Es skaliert einfach zu schlecht.

Hier nochmal ähnlich:

https://www.notebookcheck.com/Intel-Ice-Lake-Y-10-nm-soll-extrem-stromsparende-Quad-Core-CPUs-ermoeglichen.286810.0.html

 

[Holt]

Derzeit ist es schwer die 5GHz wirklich zu überwinden ohne die Leistungsaufnahme explodieren zu lassen, aber dies muss ja nicht so bleiben und gerade Intel hat von allen Fabs sicher das größte Interesse dies zu schaffen, fertigen die anderen dort vor allem Chips die bei geringeren Taktraten arbeite und dort effizient sein müssen. Man sollte also mal abwarten was dabei raus kommt, die erste Generation von Intels 10nm Prozess scheint ja gegenüber dem letzten 14nm (14nnm++) Prozess kaum Vorteile zu bieten, aber sie sollte schon mehr Potential versprechen und dürfte dann als 10nm+ mit Ice Lake in Serie gehen.

 

[smalM]

Das geht nicht ohne Takt. Das geht nicht mit nur Takt, siehe P4, es geht aber auch nicht mit wenig Takt.

Der P4 hatte überhaupt kein Problem, die Architektur der CPU funktionierte einwandfrei. Willamette (180nm) und Northwood (130nm) liefen gut. Was völlig in die Hose ging war der 90nm-Prozeß, der dem Begriff Leakage eine ganz neue Dimension verlieh. Der Takt blieb dadurch weit hinter den Erwartungen zurück und das ließ die neue Variante Prescott, die exta auf noch höhere Taktraten ausgelegt war, sehr schlecht aussehen. Daß die Prescott-Architektur nicht das eigentliche Problem war, konnte man dann beim Die-Shrink auf 65nm (Cedar Mill) sehen. Nur da hatte Intel bereits auf die Core-Architektur gesetzt.

In der Situation, daß ein Prozeß sich ganz anders verhält als in der Entwicklung erwartet, war Intel also weder mit 10nm noch mit 14nm zum ersten Mal.

Wenn AMD jetzt bei 7nm 40% drauf legt, gibt es für Intel einfach keinerlei Vorteile mehr. Da helfen die 2 mehr Kerne auch nicht weiter. Denn dieser Prozess spart ja auch 60%+ Power ggü. 14LPP, das bedeutet, bei der Zen-Architektur, die ja von sich aus schon sparsamer ist als Intels Core-Architektur, ist man auch dort massiv vorne.

Vorsicht, diese 40% leistungsfähiger und 60% sparsamer sind typische Angaben einer Foundry zu einem neuen Prozeß. Zum einen sollte man das nicht auf die Goldwaage legen (und bspw. 1:1 in Takt umsetzten), zum anderen ist das immer als ODER gemeint, auch wenn es nicht explizit erwähnt werden sollte...

 

[Holt]

"40% leistungsfähiger und 60% sparsamer" ist sehr hoch gegriffen, wenn dann dürften es eher 40% leistungsfähiger oder 60% sparsamer sein und die Angaben gelten auch nur für bestimmte Betriebspunkte und meist nur auf Transistorebene.

 

[Bucho]

... Takt steigt also noch weiter trotz mehr kerne nur halt in kleinen Schritten.

Solange die Architekturen "gleich" bleiben, sprich nur verbessert und geshrinked werden (z.B. Skylake -> Kabylake -> Coffelake) bzw. Zen -> Zen+ und vermutlich dann auch ->Zen2 ist mit Taktsteigerungen zu rechnen, ja. Aber wie ich schon schrieb wohl in sehr kleinen Schritten und mit 6 GHz @ Default/Serienmodell (auch Turbo) braucht man nicht allzuschnell rechnen.

...
Die Taktschraube drehte sich auch in der Vergangenheit immer weiter. ...

Ja - nur wie langsam?

...
Das geht nicht mit nur Takt, siehe P4, es geht aber auch nicht mit wenig Takt.

Naja der Athlon 64 und Pentium M haben es jedoch ganz gut vorgemacht. Da haben viele Modelle < 2GHz einen 3GHz P4 öfters in Verlegenheit gebracht.

...
Weder Zen noch Core limitieren durch den Takt. Das beweisen Hardcoreübertaktet andauernd aufs neue. Die Prozesse limitieren den Takt. Das ist ist einfach ein Fakt.

Bucho
Du beweist grade, dass sämtliche Architekturen den Takt nicht limitiert haben. Wenn man jetzt mal echte Taktraten zurate zieht und nicht das OC-Gerate, sieht das ganz anders aus.
P4 -> 3,8GHz (ein Kern)
Core2 6xxx -> 3,3GHz (Sprung auf 2 Kerne)
Core2 8xxx -> 3,5GHz
Bloomfield/Lynnfield -> 3,33 (Sprung auf 4 Kerne)
Sandy Bridge -> 3,5/3,9
Ivy -> 3,5/3,9
Haswell -> 4,0/4,4
Kabylake/Skylake -> 4,2/4,5
Coffelake -> 4,3/4,7 (Sprung auf 6 Kerne)
Icelake -> ~4,2/4,6 (Sprung auf 8 Kerne)

Es gibt also sehr wohl eine permanente Taktsteigerung.

Klar limitieren jetzt nicht direkt die Architekturen, hab ich auch nicht gesagt, deswegen auch mein Vermerk bzgl. Verbrauch und Effizienz. Man sieht jedoch daß man bei den Taktraten der Serienmodelle in den letzten vielen Jahren nur sehr langsam voran kommt. Daß die Fertigungen und Effizienz steigt ist ja bewiesen da man nun viel mehr Kerne und Cache mit viel mehr IPC (je Kern) bei sogar teils höheren Taktraten als früher in änhliche TDP Klassen bekommt. Trotzdem schafft man mit alltagstauglichem OC mit egal welcher CPU in den letzten Jahren nur Bereiche zwischen 4-5 GHz. Es ist wohl ähnlich schwierig die Taktraten zu steigern, ohne die Effizienz zu verlieren, wie es ist die Fertigungen immer weiter zu verkleinern/verfeinern. Man schafft es zwar irgendwie in der Fertigung zu verkleinern und zu optimieren aber man sieht ja schon klar bei dem Artikel hier daß 14nm nicht gleich 14nm ist und die Verkleinerungen nur teilweise greifen.
Sie Dir Deine Liste mal an ... vom P4 (mit 3,8GHz) bis Icelake sind wie viele Jahre? 14? Von mir aus 13 oder auch 12.
Jetzt nimm diesen Zeitraum und lege ihn zu Zeiten von P4 an - dann landen wir bei ~ 1990-92? Was war damals der höchste Takt? Ein 486er mit 33-50 MHz? Klar daß damals eine Taktverdopplung oft auch eine Verdopplung der Leistung (zumindest in einigen Bereichen) mit sich brachte.

...
Wenn AMD jetzt bei 7nm 40% drauf legt, gibt es für Intel einfach keinerlei Vorteile mehr. Da helfen die 2 mehr Kerne auch nicht weiter. Denn dieser Prozess spart ja auch 60%+ Power ggü. 14LPP, das bedeutet, bei der Zen-Architektur, die ja von sich aus schon sparsamer ist als Intels Core-Architektur, ist man auch dort massiv vorne.

Was meinst Du mit "40% dauf legen"? 40% Mehr Takt kann ich mir nicht vorstellen - da wären wir bei angenommenen 3,6GHz Base eines 1800X bei 5,0GHz - no way.

Derzeit ist es schwer die 5GHz wirklich zu überwinden ohne die Leistungsaufnahme explodieren zu lassen, aber dies muss ja nicht so bleiben und gerade Intel hat von allen Fabs sicher das größte Interesse dies zu schaffen, ...

Tja aber es gibt nur 3 realistische Möglichkeiten die Leistung zukünftiger x86 CPUs zu steigern, entweder sie schaffen es irgendwie durch bessere/neuartige Fertigungen deutlich höhere Taktraten zu fahren, oder sie gehen extrem in die Breite (Mehr Kerne, Cache, Speicher und Busanbindung ...), oder mit komplett neuen Architekturen. Ersteres ist wie von uns und auch Dir gesagt wie es scheint seit Jahren nur minimal möglich ohne gleich die Leistungsaufnahme drastisch zu erhöhen, zweiteres passiert sowieso - bringt allerdings für normale User wenig und wirkt sich eigentlich nur im Server-, HPC oder sonstigen Spezialanwendungsgebieten aus, und letzteres ist nicht leicht zu realisieren und dauert halt sehr lange.
Wie auch immer ist es nach wie vor sehr spannend was die Zukunft bringt.

Der P4 hatte überhaupt kein Problem, die Architektur der CPU funktionierte einwandfrei. Willamette (180nm) und Northwood (130nm) liefen gut. Was völlig in die Hose ging war der 90nm-Prozeß, der dem Begriff Leakage eine ganz neue Dimension verlieh. Der Takt blieb dadurch weit hinter den Erwartungen zurück und das ließ die neue Variante Prescott, die exta auf noch höhere Taktraten ausgelegt war, sehr schlecht aussehen. Daß die Prescott-Architektur nicht das eigentliche Problem war, konnte man dann beim Die-Shrink auf 65nm (Cedar Mill) sehen. Nur da hatte Intel bereits auf die Core-Architektur gesetzt.
...

Naja die Willis waren nicht so das Gelbe vom Ei, erst mit hohen Taktraten und/oder Rambus Speicher bzw. später DDR konnten sie etwas Land gewinnen. Die Northwood waren allerdings ziemlich gut, keine Frage. Endlich genug L2 Cache, hohe Taktraten und DDR Speicher war endlich auch im Kommen und bot eine gute Leistung für's Geld.
Die Prescotts ... tja da war schon auch die Architektur mit Schuld, nicht nur der Fertigungsprozess. Da kam halt viel zusammen, stark veränderte Architektur mit deutlich längerer Pipeline, zum Ausgleich mehr L2 Cache und später jeder Menge neue Features. Das dann mit einer neuen Fertigung die anfangs anscheinend auch noch nicht ganz ausgereift war und voila - im direkten Modellvergleich stand ein Northwood oft besser da. Das erste Prescott Stepping C0 lief einiges heißer/schlechter als das spätere D0 Stepping. Da wurde schon auch an der Architektur gefeilt um dann z.B. noch in den 90nm Fertigung einen Pentium 4 HT 650 mit doppeltem L2 Cache (2MB) und 3,4GHz mit trotzdem niedrigerer TDP (84W) als ein Pentium 4 2,8E (Prescott 1MB L2 Cache 89W TDP) zu bringen. Ja Cedar Mill war dann noch ein gutes Stück vorwärts und die 65nm Fertigung lief wohl auch gut, obwohl wie Du sagst Core2 ja schon vor bzw. in der Türe stand.

 

[Holt]

"entweder sie schaffen es irgendwie durch bessere/neuartige Fertigungen deutlich höhere Taktraten zu fahren" Warum muss es gleich eine deutliche Steigerung sein? Wenn man bei jede neuen Fertigung ein paar Hundert MHz mehr bei gleicher Leistungsaufnahme schafft, kommt mit der Zeit auch einiges zusammen und schau Dir nur an was Intel alleine bei den Evolutionsstufen der 14nm Fertigung von Broadwell über Skylake und Kaby Lake bis Coffee Lake erzielt hat.

Die Ausbeute bei den neuen Fertigungen sind

Chipfertigung: Probleme bei 7-nm-Prozessoren, 5 nm mit Verspätung
...
Insbesondere bei der 5-nm-Fertigung mit Hilfe der EUV-Lithografie sollen bei ersten Testproduktionen enorme Probleme zu Tage getreten sein. Auf den Chips wurden fehlerhafte Spuren und Elektronenfehlstellen gefunden. Einer der großen Anbieter von entsprechenden EUV-Systemen, ASML, geht davon aus, dass für die Beseitigung dieser Schwierigkeiten viel Zeit benötigt wird und eine Lösung erst gegen 2024 vorgestellt werden könnte.
...
Der 7-nm-Fertigungsprozess scheint von den Schwierigkeiten nicht betroffen zu sein, die Hersteller stellen bereits entsprechende SoCs in Aussicht. Allerdings will Samsung das EUV-Verfahren auch erst bei der zweiten Entwicklungsstufe, die als Low Power Plus (LPP) bezeichnet wird, genutzt. Doch auch hier ist längst nicht alles "in Butter". Offenbar erreicht die Ausbeute längst nicht das erhoffte Niveau.

 

[[HOT]]

Jo 5nm wird sehr lange nix. Mal sehen ob man die GAAFETs dann auf 7nm überträgt (Samsung 6LPP?) und man weitere Schrumpfungen vermeidet, solange das Problem besteht. Fest steht, dass die Entwicklung jetzt massiv ausgebremst wird. Ich würd mal spekulieren, dass die 7 EUV-Fertigung sich generell bis 2020 verzögert, die GAAFETs ca. 2022 soweit sind und wie gesagt der Shrink auf 5nm allerfrühestens 2024 ansteht. Das ist best case.
Worst case würden die Foundries feststellen, dass auch 7 EUV nicht in Serie machbar ist bis das Problem gelöst ist.