Плотность транзисторов в 5-нм Apple A14 гораздо ниже, чем заявляет TSMC, но в этом никто не виноват
ICmasters заглядывал под упаковку бионического процессора Apple A14. Размер кристалла теперь известен и составляет 88 мм2. Несмотря на наличие внушительных 11,8 миллиардов транзисторов в чипе, размер кристалла невероятно мал благодаря использованию 5-нм TSMC-процесса. Но не все так однозначно.
Монокристаллические системы Apple в прошлом достигали более 90% теоретической плотности технологических процессов. Это поколение значительно ниже: реальная плотность транзисторов в A14 составляет 78% по сравнению с теоретической. Несмотря на то, что TSMC заявил о сокращении кристалла в 1.8 раза для 5-нм N5 по сравнению с N7, Apple достигло лишь 1.49 раза по сравнению с предыдущим поколением этого показателя.
И это не провал TSMC или Apple. Обе компании являются признанными лидерами в производстве и разработке полупроводниковых чипов соответственно. Проблема, связанная с невозможностью преобразования теоретической плотности в эффективную, заключается в медленном завершении масштабирования SRAM. Память типа SRAM широко используется в процессорах: как для регистров, так и для кэшей. Джеффри Йеап (Geoffrey Yeap) из TSMC утверждает, что эта типичная мобильная однокристальная система сегодня состоит на 60% из логики, на 30% из SRAM и на 10% из аналоговых блоков ввода-вывода.
Процесс TSMC N5 отличается от предыдущих норм, показывая признаки замедления масштабирования SRAM. Если логику можно сжать в 1.8 раза, то для SRAM этот показатель составил всего 1.35 раза. И даже эта цифра завышена: в конце концов, она будет еще меньше, если учесть другие вспомогательные схемы. В SemiAnalysis считают, что эта тенденция продолжится с новыми полупроводниковыми нормами.
TSMC и Samsung уже продемонстрировали трехмерные слои SRAM для решения проблемы плотности, но эта технология является более дорогостоящим решением. Затраты на масштабирование резко снижаются. Учитывая, что цена кремниевых пластин TSMC N5 уже составляет около 17 000 долларов за пластину, становится ясно, что стоимость транзисторов не снизилась. Даже если масштабирование SRAM продолжится, стоимость транзисторов останется прежней при переходе с N7 на N5.
