22. 8. 2011

Veľkosť malého atómu

Po štarte PS3ky sme všetci brali ako samozrejmosť, že jej cena bude s časom prirodzene klesať. Jedným z mnohých faktorov, ktorý tomu pomáha je aj lacnejšia výroba samotných čipov na matičnej doske, hlavne tej najdôležitejšej /najdrahšej/ dvojice - CPU a GPU. V 2006 sme teda boli na 90nm technológií, o niečo neskôr na 60nm, dnes na 45nm. Zväčšil sa aj samotný silikónový wafer z 200 na 300, perspektívne až 450mm /válec Si monokryštálu, z ktorého sa reže základný substrát/. Vo finále teda na väčšiu plochu natlačite viac stále menších čipov. Vyťaženosť stúpa, jednotková cena prudko klesá a s ňou rastie aj možnosť vyrobiť lacnejšiu konzolu.

Zoberme si dnešnú PSV a jej CPU ARM A9 na 45nm. Automaticky vás napadne postupnosť - 32, 28 eventuálne 22nm v priebehu dvoch rokov. A opäť sme lacný a lacnejší. Bohužiaľ sme zabudli na to, že sa o chvíľu píše rok 2012. Teraz nenarážam na koniec sveta podľa máyskeho kalendára, ale na môj obľúbený článok niekedy z roku 1988, ktorý zruba na 25 rokov dopredu didakticky rozpísal, aký výkon nás v budúcnosti čaká a hlavne - koniec klasického litografického postupu pri tvarovaní silikónu. Ten članok predpokladal, že zhruba v roku 2015 už viac nebudeme vedieť ekonomicky vyrobiť menšiu vodivú dráhu ako zhruba 10-15nm. A Moorov zákon prestane platiť - to povestné zdvojnásobenie počtu tranzistorov/výkonu každých 18 mesiacov. Proste tu lacnejšiu 22nm a menej PSV o päť rokov nebudeme vedieť ako vyrobiť.



A naozaj presne tento problém už dnes rieši aj PS3ka. Jednoznačne viazne prechod na 32/28nm CELL-RSX technológiu, lebo tu existujú závažné problémy s EKONOMIKOU celého procesu. Prílišná chybovosť, malá vyťaženosť paradoxne predražuje výrobu. Obrázok hore veĺmi názorne ukazuje koľko firiem je vôbec schopných zvládnuť niečo podobné a pohľad je to neveselý. A to aj pre výrobu menších než stomiliónových sérii čipov napríklad do ľadničiek.

Priemer atómu kremíka je 0.234nm, pri nami vysnívanej 22nm a menšej vodivej dráhe je táto zložená iba z pár atómov !! Ako sa teda vlastne dostať na existujúcej kremíkovom základe pod 20nm. Kanditátov je veľa, ani jeden však nie je zatiaľ vhodný pre lacnú a masovú výrobu. A damoklov meč nám padá na hlavu. Zatiaľ nádejne sa ukazujúca EUV - ultrafialové svetlo s vlnovou dĺžkou 13.5nm je obrovský pokrok oproti v súčasnosti použivaným 193nm vo viditeľnom spektre. Háčikom je veľmi nízka energia podobného tenkého "rezacieho" lúča a príšerná pomalosť. Potrebujete chrliť dvesto až tristo spracovaných wafrov za hodinu. EUV dnes zvládne 5 /slovom - päť/ kusov v rovnakom čase. Dobre iba pre strašne drahé málosériové vzorky. Napriek mnohých experimentálnym vylepšeniam je možné, že sa EUV proste v praxi nebude použiteľná.

Experti už otvorene hovoria o post ére Moorovho zákonu. Výkon teda nebude určený počtom tranzistorov na milimeter štvorový, ale tým ako efektívne využite kooperáciu početných flexibilných heterogénnych jadier /ako CELL !!/. Príkladom nám môžu ísť grafické technológie pri tvorbe hier, kde sa zmenou z klasického forward na moderný deferred rendering / a deriváty/ dosiahlo 10-100 zlepšenie hustoty grafických efektov per frame /počet svetiel, postefekty atď./ Ďalší rast sa očakáva od precízne navrhnutého TBDR /tile based deferred rendering/ a zmeny organizácie shader kódu v post DX11 - compute shaders svete. Fyzikálne limity však sú k niečomu dobre. Prinútia tých idiotov z NVidie a ATi aby sa spamätali a prestali srať na trh tie 300w+ GPU absurdnosti. Otázka dňa však zneje - čo bude s PS4 po roku 2015 ? Ako sa vlastne bude dať ovlyvniť jej cena, čo nahradí, ak vôbec klasickú optickú litografiu ? Nemôžte predsa čakať, že začneme deliť samotné atómy !!