今年8月,當Globalfoundries決定停止開發(fā)和推出7nm浸沒式光刻技術和極紫外光刻技術后,似乎Globalfoundries位于紐約、馬耳他的最先進的晶圓廠的第二大服務器芯片客戶IBM(僅次于AMD)未來的Power處理器將陷入困境。
但AMD的情況從未如此,AMD正從Globalfoundries轉向臺積電,生產下一代“羅馬”Epyc處理器。正如我們所懷疑的那樣,IBM與當今數據中心領域的大多數服務器、網絡和定制ASIC芯片制造商一樣,并沒有選擇臺積電,而是選擇了長期的芯片研發(fā)合作伙伴三星的晶圓廠。
我們當時說過,你并不需要一臺超級計算機運行機器學習推理來解決這個問題。 四年前,藍色巨人IBM停止了自己的制造業(yè)務,它給Globalfoundries倒貼15億美元把IBM微電子事業(yè)部出售給Globalfoundries。當時,IBM還致力于讓前AMD的內部代工廠接管其在紐約東費什基爾的代工廠,繼續(xù)生產基于22nm工藝的Power8和Power8’芯片,這些工藝由IBM開發(fā),并由GlobalFordries繼續(xù)完善。東費什基爾代工廠正在從2010年生產Power7芯片所用的45nm設備和工藝,以及2012年生產Power7+所用的32nm工藝遷移到新工藝。
?。槺阏f一下,“’”是一個主要標志,表明了Power處理器中I/O和可能的內存子系統(tǒng)的變化;它不同于“+”,“+”意味著工藝或架構的變化,亦或兩者兼而有之,但與有很大變化的主版本號相差甚遠。)GlobalFoundries還接管了IBM System z大型機處理器的制造,這些處理器與Power芯片線有一些共同的元素,但有不同的指令集、內存和I/O體系結構。
值得注意的是,我們曾經在2015年8月發(fā)現了Power芯片路線圖,IBM在2018年初更具體地談到了這張路線圖,要求Globalfoundries制造IBM未來的Power10處理器,在2021年至2022年期間,Power10處理器很有可能安裝在美國一百萬兆級別、甚至二百萬兆級別超級計算機系統(tǒng)中。
2015年的預期是,Power10芯片將在Globalfoundries使用10nm工藝制造,而不是7nm晶體管柵極結構。請看:
在我們寫這篇文章的時候,上面的這個路線圖并不是公開的。在今年早些時候的OpenPower峰會上,IBM發(fā)布了一個路線圖,其中更深入地介紹了從Power7到Power10的哪些顯著特征是重要的,并暗示了處理器和系統(tǒng)的體系結構會如何變化:
你會注意到,Power10那一欄只承諾了“新的微體系結構”和“新技術”,并沒有給出用于制造晶體管的工藝的精確尺寸。它既沒有提到10nm,也沒有提到7nm,我們認為這是因為IBM對7nm工藝節(jié)點的產量沒有很高的信心(盡管馬耳他的晶圓廠采用了雙管齊下的方法來實現7nm)或是因為其他芯片設計者承諾使用Globalfoundries的10納米工藝,卻又因為過去幾年中全力押寶7nm而被取消。
IBM和Globalfoundries最初的協(xié)議是從2014年到2024年,一直持續(xù)到10nm節(jié)點。這也是為什么藍色巨人斥資15億美元讓IBM微電子退出其收入來源的原因之一。2014年,IBM在佛蒙特州和紐約的晶圓廠以47億美元銷賬。但如果你算上將于2019年推出的基于Globalfoundries的14nm處理器的Power9'處理器升級版,這筆交易只維持了5年。Power9'預計將增強I/O和內存電路,就像后續(xù)的Power8'在Power8設計中添加了NVLink支持一樣。
在我們看到的一些路線圖中,IBM計劃在2019年至2020年之間的某個時間使用10nm工藝將Power10的內核加倍至每單塊芯片48個,然后遷移到7nm,讓Power11擁有更多的內核。對于每一個服務器芯片制造商來說,芯片制造節(jié)點都變得越來越難,這對路線圖造成了嚴重破壞。
三星的選擇顯而易見。三星是世界上最大的半導體制造公司,甚至比英特爾還大,它為智能手機、平板電腦和其他嵌入式設備制造自己的ARM處理器,甚至在某個時候還考慮過制造ARM服務器芯片。在過去15年中,三星與IBM建立了芯片制造和設計合作伙伴關系,其中一些顯著的成就是早在2008年就首次在代工制造領域實現了高k/金屬柵極晶體管,最初用于32nm工藝,其中的一個原因是,這種工藝能夠比45nm工藝的性能提高大約35%,功耗降低30%-50%。早在2015年7月,IBM、Globalfoundries和三星通過紐約州立大學理工學院的芯片研究中心合作,展示了7nm硅鍺溝道晶體管,并使用了EUV光刻技術,從理論上講,這種技術可以在一個芯片上容納200億個晶體管。
三星別無選擇,只能像英特爾那樣,投資晶圓技術和實施這些技術的代工廠,因為臺積電(另一家從事7nm制造的晶圓廠,也是迄今在代工競爭中顯而易見的贏家)無法吸收英特爾或三星的產量。三星正在使用EUV光刻技術達到7nm,臺積電最初使用傳統(tǒng)的浸入式光刻技術來達到7nm,但很快就會轉向EUV技術,三星將在2020年初開始用EUV技術生產。
IBM認知系統(tǒng)部門的高級副總裁Bob Picciano對The Next Platform說:“我們希望我們能夠按照我們最初計劃的2021年末或2022年初讓7nm產品系列進入市場。這一點沒有改變,我們能夠保持我們的路線圖,并保持我們的客戶期望的時間表。我們非常了解三星在一些不同領域的業(yè)務,這給了三星一個很好的機會在代工行業(yè)建立新的競爭力?!?/p>
順便說一句,下一代IBM大型機處理器(大概稱為Z15)將采用與Power9'芯片相同的Globalfoundries的升級版14nm工藝,后續(xù)的Z16大型機處理器將基于Power10芯片使用的三星的7nm工藝。