Teknologi chip dikecilkan 5nm tidak lama lagi ke 3nm bahkan 2nm TSMC


Technology | 20 September 2020


Update November 2020
Konstruksi gedung pabrik TSMC untuk memproduksi chip 3nm telah selesai. Persiapan menuju teknologi chip 3nm pada tahun 2022.

Melihat sekilas teknologi procesor, baik smartphone dan computer. Saat ini di dominiasi oleh beberapa pabrik pembuat chip. Kata lain adalah wafer chip sebelum dikemas menjadi sebuah procesor atau chip RAM.

Disini berbicara pabrik chip yang membuat wafer dan bukan merek.

Pabrik chip Intel, Samsung, GlobalFoundries dan TSMC. Setidaknya ada beberapa perusahaan dengan berbeda teknologi.
Dan Huawei yang membuat procesor sendiri juga mengembangkan procecsor mobile 5nm untuk Kirin seri 1000.

Pabrikan chip TSMC kabarnya sedang menyiapkan pembuatan chip 5nm.

Samsung membuat 7nm chip dengan teknologi EUV

Kendalanya hasil produksinya masih banyak yang gagal.
Chip yang dibuat kecil memerlukan kerapatan silikon. Membutuhkan waktu percobaan dalam proses pembuatan, di uji coba, dan melihat berapa banyak yang dapat dihasilkan.

Walau di awal produksi, hasil produksinya tidak seluruhnya jadi, produksi semakin rapat chip dapat diperkirakan ada yang cacat dan harus dimatikan core atau mungkin dibuang karena wafer silikon chip memang tidak layak.

Kabar terbaru sudah berhasil dibuat sampai kepadatan 80%.


Jadi ada kemungkinan AMD Zen4 dapat diproduksi dengan 5nm tahun 2021.
Chip Nvidia GPU model RTX 3000 kabar juga disiapkan untuk 5nm.

Memperkecil ukuran jalur silikon dari 7nm ke 5nm memang memiliki resiko. Dibutuhkan uji coba sampai hasil produksi sempurna, dan memperhatikan semua produk memang dapat bekerja.

Sama seperti chip memory, semakin kecil, semakin murah karena bahan yang digunakan lebih sedikit. Tapi di awal bisa saja perlu di evaluasi sampai semua produksi wafer dibuat menjadi memory.
Seperti chip NAND Flash, di awal pembuatan mengunakan tipe SLC yang mahal untuk diproduksi, kapasitas chip lebih besar, dan daya tampung lebih rendah.
Sekarang chip dibuat sistim Stack / Tumpuk, agar chip tetap lebih kecil tapi menampung kapasistas storage lebih besar.
Dari MLC (multi layer), TLC Triple dan terakhir QLC.
Semakin kecil, semakin padat, semakin panas sebuah chip ketika digunakan.

Dampak kerapatan lebih kecil membuat memory bekerja lebih cepat, dan pemakaian power lebih rendah. Untuk memory akan berdampak dengan harga yang semakin murah.

Berbeda dengan procesor yang dikecilkan
Dengan node 5nm, kemampuan procesor akan lebih rapat sampai 1,8x dibanding 7nm.
Ukuran procesor dapat diperkecil, atau dipadatkan agar performa meningkat. Dan mungkin menambah jumlah core procesor, termasuk berukuran yang sama atau lebih kecil seperti chip generasi sebelumnya.

TSMC telah mengembangkan pabriknya atau disebut Fab 18 untuk 5nm kedepan.
Samsung juga memperluas pabrik 5nm yang disebut 5LPE, atau mengunakan proses produksi EUV Extreme Ultraviolet yang sementara digunakan di 7nm.

Dampaknya kecepatan clock atau kecepatan procesor yang dapat di capai dapat meningkat 15% dengan pemakaian power yang sama.
Bahkan dapat mengurangi konsumsi power 30% lebih rendah.

Jadwal pabrik tidak pasti. Bila produksi wafer chip dengan teknologi baru dapat dicapai sampai nilai ekonomis, maka pabrik mulai menerima pesanan.
Bila kapasitas pabrik tidak mencapai 100%, maka chip akan dijual lebih mahal untuk menutup kegagalan produk. Dan konsumen yang harus menanggung biaya itu.

Jadwal produksi procesor 5nm

Chip 5nm tidak murah (September 2020)
Produsen chip mampu mengecilkan procesor agar lebih hemat power dan ukuran lebih kecil


Tapi perbedaan 7nm ke 5nm tidak murah, seperti wafer buatan TSMC, walau pasar memang membutuhkan chip generasi terbaru.
CSET satu silikon wafer 6nm membutuhkan biaya sekitar $17000, hampir 2x lebih mahal dibanding 7nm $9400 untuk setiap ukuran wafer.

Sebagai contoh GPU Nvidia GA102, yang digunakan pada VGA RTX 3080. Satu chip mencapai $233 (7nm) menjadi $238 (bila diproduksi ke 5nm).
Harga menjadi chip jadi, tentu akan dibagi dengan berapa banyak chip dapat dibuat dalam satu wafer.
Keunggulan mengecilkan chip dari 7nm ke 5nm, dapat memangkas pemakaian power sekitar 30% dengan kinerja yang sama naik 15%

Produk apa yang dibuat 5nm dan 7nm

Procesor A14 , Huawei Kirin dari HiSilicon terbaru akan mengunakan teknologi tersebut. Dan siap diproduksi Juli 2020.
TSMC terikat kontrak dengan Apple membuat procesor A14 dengan 5nm, sedangkan produk procesor smartphone lain hanya diberikan ke 7nm.

CPU AMD Zen 4 menyerahkan produksinya ke pabrik chip TSMC untuk membuat wafer chip procesor.
Tetapi Zen4 diharapkan siap pada tahun 2020 tapi baru dipasarkan tahun 2021

Procesor 5nm dari TSMC mungkin akan hadir lebih dahulu, setidaknya pada musim gugur 2020.
Mungkin AMD akan terus dekat dengan TSMC, dengan menawarkan procesor dengan jumlah core lebih banyak, sehingga penguna dapat menikmati kemampuan CPU lebih efisien.

Procesor smartphone Huawei 9000 dengan 5nm terintegrasi modem 5G. Terpasang pada smartphone Mate 40.

Siapa yang bersaing di teknologi 5nm
Samsung, TSMC dan Intel, memiliki pabrik wafer chip untuk produk konsumer.

Samsung memproduksi 7nm GPU, termasuk untuk GPU Nvidia mendatang. Dan siap untuk membuat Exynos procesor untuk smartphone Samsung sendiri.
Tidak jelas seberapa baik kemampuan dari 2 pabrik TSMC dan Samsung.

AMD mengandalkan 2 pabrik TSMC dan Samsung (Des 2019). Untuk membuat chip Navi 14.
Sebagian besar Radeon RX 5500XT dibuat oleh Samsung.
AMD Ryzen sementara diberikan ke pabrik TSMC.

Sejauh ini TSMC menjadi pabrik paling sibuk memproduksi procesor untuk smartphone, dan masih menjadi pemenang. Produsen harus antri memesan produk chip ke pabrik TSMC.
Samsung rumor, akan mendapat pesanan beberapa model procesor Intel 7nm kelas high margin. Karena pabrik Intel tidak mampu membuat sendiri.
Samsung sendiri sudah membuat chipset untuk Intel, seperti chipset yang ada di motherboard untuk notebook atau desktop.

Terserah dari Samsung dan TSMC akan membuat procesor dengan teknologi 5nm atau 7nm.
Tahun 2020, 3 procesor smartphone hadir dengan 5nm.
Snapdragon 888, Apple A14 dan Kirin 9000.

Pastinya penguna mendukung, karena procesor yang hemat power, performa tinggi mengunakan teknologi kerapatan terbaru akan menguntungkan bagi kita.



Teknologi procesor 5nm

Perkembangan ke 3nm

5nm tidak akan terhenti di tahun 2022 nanti.
2 tahun setelah 5N atau 5nm, akan tampil 3N di tahun 2022 mendatang.
Di 3nm agaknya berbeda karena semakin sulit dibuat, besar kemungkinan akan dibuat dengan teknologi paling canggih.

Pabrik TSMC telah menyelesaikan konstruksi gedung semikondutktor di Taiwan ( Nov 2020 ).
Berada di Tainan Science Park, luas 35 hektar, dengan ruang pabrik 160 ribu meter setara 22 lapangan sepak bola.
Pabrik baru tersebut khusus memproduksi chip 3nm.
Konstruksi gedung sudah selesai, 12-18 bulan untuk instalasi peralatan mesin. Akan menampung 15 ribu karyawan, atau setidaknya 20 ribu karyawan tetap.

Seperti yang kita pegang hari ini, procesor smartphone bukan seperti teknologi 3-5 tahun lalu. Perubahan terlihat dari semakin cepat kemampuan procesor, tapi tetap hemat power.
Itulah sebagian teknologi yang tidak kita lihat. Setiap produk yang dipasarkan, seperti memory dan procesor sudah direncanakan 1-2 tahun sebelumnya. Sampai diumumkan langsung oleh merek pabrik, dan menjadi barang jadi dan dipasarkan.

Apa yang dapat di padatkan dalam sebuah chip 3nm ke depan
TSMC mengatakan dengan 3nm dapat memasukan sebuah rancangan GPU dengan 80 miliar transistor.
Setara hampir 250 juta transitor per mm persegi.
3x lebih rumit dari rancangan GPU Radeon RX 6000 yang dibuat tahun 2020. Radeon RX 6900 sudah memasukan 27 miliar transistor dengan teknologi 7nm.
Sebagai perbandingan Intel memadatkan 100 juta transistor per mm dengan 10nm
TSMC memadatkan 113 juta transitor dengan 7nm untuk ukuran chip yang sama.

Perkembangan ke 2nm
TSMC membentuk tim peneliti dan pengembangan tahun 2019 lalu. Untuk mengidentifikasi pembuatan chip 2nm.
Arsitek yang dipakai seperti multi bridge channel transistor atau disingkat MBCFET yang baru.
Tampaknya arsitek chip MBCFET dapat memecahkan batas fisik dari kebocoran arus rancangan FinFET ketika ukuran jalur dikecilkan yang ada saat ini.
Bila berjalan lancar, proses produksi dapat dimulai tahun 2024. Dan proses pengujian dilakukan setidaknya dapat mencapai 90% pada pertengahan 2023.
Pabrik dibuat untuk wafer juga sangat luas dengan ukuran 222 hektar.

Berita terkait
Dimensity 1200 dan 1100 hampir identik dengan arsitek ARM Cortex A78 dan A55. Perbedaan Dimensity memiliki Ultra Core. Dimensity 700 untuk smartphone 5G. Procesor Dimensity 1000C dibawah kemampuan Dimensity 1000. Dimensity 800U dual 5G + 5G. Dimensity 720 procesor ARM A76 + A55 core untuk smartphone entry level dukugan 5G.

GeForce RTX 3060 di sub $300 12GB VRAM. 2 model lain GeForce RTX 3050 dan RTX 3060. RTX 3060 Ti akan bersanding dengan RTX 2080, memiliki 6 port. Nvidia RTX 3070 mengunakan pin berbeda dari Asus, Gigabyte dan MSI.



Mengunakan panel layar smartphone yang fleksibel. Oppo X1 model 2021 memiliki panel yang dapat di gulung. Layar smartphone dapat di dorong masuk ke dalam atau di tarik untuk membuat layar lebih lebar.

Procesor Samsung kabarnya akan dibuat untuk perangkat Google. Tetapi tidak sama seperti disain Exynos, Google akan mengeluarkan ISP dan NPU Samsung ke disain Google. Uniknya ada 3 arsitek di dalam satu procesor.

AMD tampilkan notebook dengan procesor Ryzen 4000. Model procesor untuk notebook pertama berbasis 7nm yang hemat power. Performa multi core lebih baik, pemakaian power lebih hemat. AMD juga menempatkan seri 3000 untuk procesor budget notebook.

Jingjia Micro atau nama lengkapnya Changsha Jingjia Microelectronics Co, adalah perusahaan pembuat chip GPU. Memiliki 2 GPU setingkat GTX 1050 dan GTX 1080. Mengunakan proses pembuatan 28nm, walau pemakaian power kalah efisien dari Nvidia. Diharapkan harganya lebih murah

Xuantie, atau XT, dikatakan sebagai prosesor di kelas RISC-V yang paling kuat. Dibuat dari proses teknologi 12nm, Xuantie XT 910 memiliki 16 core yang beroperasi di clock 2,5 GHz, serta mendukung instruksi 64-bit, instruksi 16-bit yang ringkas. Untuk apa procesor tersebut.



Brockmaan konsultan menjadi bagian dari tim proyek ESA Climate Change Initiative Land Cover. Tim ini mengumpulkan peta terbaru dari benua Afrika, tapi benar benar bersih dari awan. Dikumpulan dari 7000 foto, benua Afrika dibuat bersih terlihat jelas dari satelit ruang angkasa.




No popular articles found.