IBM豪赌三星晶圆厂 能行吗
2018-12-25
今年8月,当Globalfoundries决定停止开发和推出7nm浸没式光刻技术和极紫外光刻技术后,似乎Globalfoundries位于纽约、马耳他的最先进的晶圆厂的第二大服务器芯片客户IBM(仅次于AMD)未来的Power处理器将陷入困境。
但AMD的情况从未如此,AMD正从Globalfoundries转向台积电,生产下一代“罗马”Epyc处理器。正如我们所怀疑的那样,IBM与当今数据中心领域的大多数服务器、网络和定制ASIC芯片制造商一样,并没有选择台积电,而是选择了长期的芯片研发合作伙伴三星的晶圆厂。
我们当时说过,你并不需要一台超级计算机运行机器学习推理来解决这个问题。 四年前,蓝色巨人IBM停止了自己的制造业务,它给Globalfoundries倒贴15亿美元把IBM微电子事业部出售给Globalfoundries。当时,IBM还致力于让前AMD的内部代工厂接管其在纽约东费什基尔的代工厂,继续生产基于22nm工艺的Power8和Power8’芯片,这些工艺由IBM开发,并由GlobalFordries继续完善。东费什基尔代工厂正在从2010年生产Power7芯片所用的45nm设备和工艺,以及2012年生产Power7+所用的32nm工艺迁移到新工艺。
(顺便说一下,“’”是一个主要标志,表明了Power处理器中I/O和可能的内存子系统的变化;它不同于“+”,“+”意味着工艺或架构的变化,亦或两者兼而有之,但与有很大变化的主版本号相差甚远。)GlobalFoundries还接管了IBM System z大型机处理器的制造,这些处理器与Power芯片线有一些共同的元素,但有不同的指令集、内存和I/O体系结构。
值得注意的是,我们曾经在2015年8月发现了Power芯片路线图,IBM在2018年初更具体地谈到了这张路线图,要求Globalfoundries制造IBM未来的Power10处理器,在2021年至2022年期间,Power10处理器很有可能安装在美国一百万兆级别、甚至二百万兆级别超级计算机系统中。
2015年的预期是,Power10芯片将在Globalfoundries使用10nm工艺制造,而不是7nm晶体管栅极结构。请看:
在我们写这篇文章的时候,上面的这个路线图并不是公开的。在今年早些时候的OpenPower峰会上,IBM发布了一个路线图,其中更深入地介绍了从Power7到Power10的哪些显著特征是重要的,并暗示了处理器和系统的体系结构会如何变化:
你会注意到,Power10那一栏只承诺了“新的微体系结构”和“新技术”,并没有给出用于制造晶体管的工艺的精确尺寸。它既没有提到10nm,也没有提到7nm,我们认为这是因为IBM对7nm工艺节点的产量没有很高的信心(尽管马耳他的晶圆厂采用了双管齐下的方法来实现7nm)或是因为其他芯片设计者承诺使用Globalfoundries的10纳米工艺,却又因为过去几年中全力押宝7nm而被取消。
IBM和Globalfoundries最初的协议是从2014年到2024年,一直持续到10nm节点。这也是为什么蓝色巨人斥资15亿美元让IBM微电子退出其收入来源的原因之一。2014年,IBM在佛蒙特州和纽约的晶圆厂以47亿美元销账。但如果你算上将于2019年推出的基于Globalfoundries的14nm处理器的Power9'处理器升级版,这笔交易只维持了5年。Power9'预计将增强I/O和内存电路,就像后续的Power8'在Power8设计中添加了NVLink支持一样。
在我们看到的一些路线图中,IBM计划在2019年至2020年之间的某个时间使用10nm工艺将Power10的内核加倍至每单块芯片48个,然后迁移到7nm,让Power11拥有更多的内核。对于每一个服务器芯片制造商来说,芯片制造节点都变得越来越难,这对路线图造成了严重破坏。
三星的选择显而易见。三星是世界上最大的半导体制造公司,甚至比英特尔还大,它为智能手机、平板电脑和其他嵌入式设备制造自己的ARM处理器,甚至在某个时候还考虑过制造ARM服务器芯片。在过去15年中,三星与IBM建立了芯片制造和设计合作伙伴关系,其中一些显著的成就是早在2008年就首次在代工制造领域实现了高k/金属栅极晶体管,最初用于32nm工艺,其中的一个原因是,这种工艺能够比45nm工艺的性能提高大约35%,功耗降低30%-50%。早在2015年7月,IBM、Globalfoundries和三星通过纽约州立大学理工学院的芯片研究中心合作,展示了7nm硅锗沟道晶体管,并使用了EUV光刻技术,从理论上讲,这种技术可以在一个芯片上容纳200亿个晶体管。
三星别无选择,只能像英特尔那样,投资晶圆技术和实施这些技术的代工厂,因为台积电(另一家从事7nm制造的晶圆厂,也是迄今在代工竞争中显而易见的赢家)无法吸收英特尔或三星的产量。三星正在使用EUV光刻技术达到7nm,台积电最初使用传统的浸入式光刻技术来达到7nm,但很快就会转向EUV技术,三星将在2020年初开始用EUV技术生产。
IBM认知系统部门的高级副总裁Bob Picciano对The Next Platform说:“我们希望我们能够按照我们最初计划的2021年末或2022年初让7nm产品系列进入市场。这一点没有改变,我们能够保持我们的路线图,并保持我们的客户期望的时间表。我们非常了解三星在一些不同领域的业务,这给了三星一个很好的机会在代工行业建立新的竞争力。”
顺便说一句,下一代IBM大型机处理器(大概称为Z15)将采用与Power9'芯片相同的Globalfoundries的升级版14nm工艺,后续的Z16大型机处理器将基于Power10芯片使用的三星的7nm工艺。