I chip a 7 nm pronti il prossimo anno, saranno sugli iPhone del 2018

TSMC prepara il nodo produttivo a 7 nm, che arriverà prima su smartphone per poi approdare su CPU e GPU per PC.

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Daniele Vergara Daniele Vergara viene alla vita con un chip Intel 486 impiantato nel cervello, a mo' di coprocessore. E' più che entusiasta di tutto ciò che riguarda la tecnologia intera e i videogames, con un occhio di riguardo verso l'hardware PC e l'overclocking. D'inverno ama snowboardare, macinando km e km di piste, mentre d'estate si dedica alla MTB. Lo trovate su Facebook, Twitter e Google+.

L'industria del silicio si appoggia su tantissime tecnologie e macchinari, oltre che sulla mente dei ricercatori che li progettano e li collaudano. Tali strumenti sono assolutamente fondamentali per il progresso e per il die shrinking, ovvero l'operazione di abbattere sempre di più la lunghezza verticale dei transistor. TSMC è uno dei protagonisti di questo ambito produttivo, ed è probabilmente la fonderia leader nel settore, a cui si appoggiano numerosissime aziende. TSMC gioca quindi un ruolo importantissimo nella produzione e nella progettazione di una grossa fetta dei componenti tecnologici che ritroviamo sugli scaffali, digitali e non.
Attualmente, l'industria possiede piena conoscenza del processo produttivo a 16 nm, che è oggigiorno il più utilizzato per i nuovi prodotti. Il prossimo step sarà quello dei 10 nm, e dopo ancora arriveranno i primi chip a 7 nm. In merito a questi ultimi, TSMC ha fatto un'importante annuncio e, più specificatamente, ha fatto sapere che comincerà a produrli a partire da aprile del prossimo anno. Questa è chiaramente una notizia molto significativa, in quanto può fornirci un'idea sul lasso di tempo in cui le CPU e le GPU basate sullo stesso nodo produttivo arriveranno sul mercato. Nota di merito va al system-on-a-chip dell'iPhone 2018, che dovrebbe beneficiare tra i primi del prossimo processo produttivo di TSMC.

La situazione dell'industria

In un evento tenutosi privatamente in una delle strutture della società, TSMC ha rivelato la roadmap della compagnia per i prossimi anni. Secondo i presenti all'incontro, lo switch ai 10 nm è previsto al massimo per fine dicembre, mentre il processo produttivo successivo sarà disponibile nel 2017. Entro la fine del 2016 TSMC dovrebbe anche sfornare i primi componenti dotati del processo produttivo a 16 nm FFC, che è un'evoluzione dei 16 nm FinFET+. I 10 nm porteranno principalmente una riduzione dell'area dei chip di circa il 50% se comparati ai 16 nm FinFET+, così come un incremento delle prestazioni del 50% ed una diminuzione del 40% del consumo di corrente (fra le performance ed il consumo c'è uno scarto di 10% a causa dello scaling fra i vari step di frequenze).

Il processo produttivo a 7 nm dovrebbe portare dei chip con un aumento dell'efficienza energetica piuttosto considerevole, con la possibilità di raggiungere dei clock di 3,8 GHz con un voltaggio in ingresso di solo 1 V e una temperatura sopportabile di massimo 150° - molti chip a 16 nm sopportano al massimo 100°, prima di andare in protezione e di spegnersi. L'incremento prestazionale che ci si aspetta dai 7 nm è pari al 15% rispetto ai 10 nm, mentre i consumi dovrebbero scendere del 35%.

NVIDIA, AMD ed Apple

AMD dovrebbe essere una delle poche aziende che salterà dal processo produttivo a 14 nm direttamente ai 7 nm. Chiaramente l'evoluzione verrà intrapresa quando i 7 nm stessi avranno un design e delle funzionalità totalmente comprese, per cercare di raggiungere la massima affidabilità. Come sappiamo, la società di Sunnyvale non si rivolge però a TSMC per i chip di silicio, ma utilizza le fonderie di GlobalFoundries. Tale azienda dovrebbe però tardare con l'avvento dei 7 nm, con i primi test che cominceranno solo nel 2018, un anno dopo la roadmap di TSMC. Sappiamo però che AMD è sì legata a GlobalFoundries, ma con l'arrivo dei 7 nm tale legame scomparirà e la società americana sarà libera di scegliere, eventualmente, un altro partner.

Se TSMC dovesse tenere questo ritmo ed offrire le proprie competenze ad un prezzo consono alle richieste di AMD, non è detto che quest'ultima non effettui il cambio. In termini di prodotti, l'azienda americana sfrutterà i 7 nm sulle GPU Vega 20 e sui processori Zen+, i successori dei modelli Zen in arrivo all'inizio del 2017.
Per quanto riguarda NVIDIA, invece, quest'ultima ha diversificato le sorgenti per i chip di silicio
, rifacendosi a TSMC così come a Samsung, che dovrebbe rispettare più o meno le tempistiche di GlobalFoundries. L'utilizzo che l'azienda di Santa Clara dovrebbe fare dei 7 nm non è comunque ancora chiaro, in quanto la prossima architettura Volta sarà ancora basata sui 16 nm e si concentrerà sull'ottimizzazione di questo processo produttivo.
La situazione è sicuramente più favorevole invece per Apple, che dovrebbe essere una delle prime aziende a poter portare a casa i 7 nm. L'arrivo di questo processo nel Q1 2017 dovrebbe dare il tempo alla società di Cupertino di organizzarsi e di mettere a punto i nuovi transistor, in maniera tale da vederli sull'iPhone del 2018, portando prestazioni più elevate ma soprattutto una maggiore efficienza energetica.

TSMC L’approccio ai 7 nm di TSMC non si rifletterà probabilmente sull’arrivo di CPU/GPU basate su questo nodo, in quanto storicamente la fonderia taiwanese ha sempre teso a favorire gli ordini da Apple piuttosto che quelli di AMD o di NVIDIA, e dovrebbe continuare su questa strada anche durante il prossimo anno. Non aspettiamoci di conseguenza nuove schede grafiche create con il nuovo un processo produttivo a 7 nm quindi, almeno non entro i prossimi 12 mesi.