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Selantek questo novembre ha pubblicato uno studio comparativo sui 14nm FD-SOI e BULK FinFET (16nm nel caso di TSMC), in cui si esplicano punti di forza e di debolezza di entrambe queste tecnologie.

 

 

Nei mesi scorsi abbiamo puntualizzato come fino ai 28nm il nodo FD-SOI fosse migliore rispetto a quello BULK sia dal punto di vista dei consumi, sia delle prestazioni assolute sia dei costi di produzione. Con i 22/20nm i due nodi si dovrebbero equivalere (a seconda degli ambiti di utilizzo), mentre con i 14nm, in linea generale (ma si dovrà puntualizzare alcune cose in seguito), la tecnologia BULK FinFET sembra in vantaggio (Questo si va comunque a scontrare con quanto affermato da Handel Jones, CEO di International Business Strategies - IBS).

Selantek mette ben in chiaro come i 28nm FD-SOI siano al momento il miglior nodo disponible per quei chip che richiedono sia bassi prezzi sia consumi ridicoli, al contempo in grado di garantire buone prestazioni. Si tratta del nodo perfetto per i chip dedicati all'Internet of Things ed ai dispositivi indossabili: “FD-SOI is taking on new interest as Internet of Things applications are in the early stages of significant growth. FD-SOI offers HPL level performance or 0.5V power specs for excellent low power consumption. The process is excellent blending low power with above average performance and is also excellent for mixed signal designs. The 28nm version is best where increased performance is needed”. Proprio per questo Samsung ne ha acquistato la licenza da STMicrolectronics.

Con i 14nm, al contrario, sembra che i costi della tecnologia FD-SOI crescano in maniera troppo accelerata. In questo caso Selantek mette a confronto gli FD-SOI con i 14nm FinFET di Intel, e questi ultimi ne escono vincitori: “FD-SOI is not going to be economically feasible at 14nm, a node often mentioned as the next stop for FD-SOI. Intel’s 14nm FinFET appears to be a better solution than FD-SOI for a blend of low power and above average performance”.

Secondo Selantek, infatti, i 14nm di Intel riescono a coniugare sia elevate prestazioni sia bassi consumi, ad un costo di produzione simile, mentre il nodo FD-SOI si rivela comunque irragiungibile per la produzione di chip a bassissimo consumo: “We believe that FD-SOI would be an excellent choice at 130nm, 55nm, 28nm and 22nm, depending on the application. 14nm FinFET a la Intel is an excellent choice where you want high performance and low power at the same time. If you do not require the low power characteristics of FD-SOI (and about half to 60% of all applications do not necessarily require it) then there is no need to spend extra for FD-SOI”.

In ultimo, Selantek fa presente come i nodi FD-SOI e BULK FinFET abbiano una resa simile a parametri di produzione simili. Il primo, però, costa tra il 3% e il 5% in più per le maschere, tra il 3% ed il 5% in più per i wafer, e circa il 2.5% in più per i test. In totale l'FD-SOI costa circa il 10% in più del BULK FinFET, utilizzando il processo produttivo a 14nm.

Parlando più specificatamente dei 14nm BULK, Selantek cerca di mettere in luce pro e contro dei nodi di Intel e Samsung.

Partiamo da Samsung. I 14nm della casa coreana sono basati su un IP di IBM (in pratica l'adattamento BULK del processo SOI), e sono designati principalmente per la produzione di chip dall'ottimo rapporto performance-per-watt: “The 14nm process is not ideal for very high performance servers or ASICs. It has not been tested for very low power applications”. In conclusione, non è un nodo perfetto né per la produzione di chip high performance, né per la produzione di chip ultra low voltage. Probabilmente è anche per questo che Samsung ha preso in licenza la tecnologia FD-SOI, come citato poco più sopra. Selnatek ci riferisce anche che il costo dei 14nm FinFET di Samsung è simile a quello dei 16nm FinFET di TSMC (al massimo il 5% più cari rispetto a quelli della fonderia taiwanese), e che già da ora si può preventivare un'occupazione al 90% delle FAB che opereranno con i 14nm durante il primo anno di produzione. Un dato davvero eccellente, se verrà confermato.

Il processo produttivo di Intel si può dire che sia di tutt'altra pasta rispetto a quello di Samsung. Prima di tutto, sarà disponibile in ben quattro varianti, ognuna dedicata ad un particolare settore di riferimento, così da coprire tanto i chip dedicati al mercato dell'Internet of Things quanto quello delle CPU High End per server. Secondariamente, come ha anche affermato il Professore Asen Asenov, CEO della Gold Standard Simulations, i 14nm di Intel sono un nodo quasi allo stato dell'arte. Il problema, però, è che tutto questo ben di Dio ha un costo. I 14nm di Intel costano tra il 20% ed il 25% in più rispetto ai 14nm di Samsung (e quindi quasi il 30% in più rispetto ai 16nm FF+ di TSMC!): “Prices run as much as 20% to 25% (depending on the process and applications) above Samsung prices. Mask sets from Intel are 20% higher than Samsung mask sets”.

Proprio per questo Selantek conclude affermando che i 14nm di Intel sono utilizzabili solamente per quei prodotti che garantiscono elevati margini utili: “In reality using Intel’s 14nm process only makes sense for high end products where cost takes a back seat to performance”.

Alla luce di tutto ciò, possiamo ben affermare che Intel possiede i 14nm FinFET più avanzati al mondo, ma l'elevato costo potrebbe limitarne grandemente l'utilizzo. La produzione quasi nulla dei recenti Core M (e addirittura con il pensionamento anticipato di alcuni modelli), così come la futura mancanza di CPU Broadwell di fascia media per il mercato Desktop, è lì a dimostrarlo. In tutto questo Samsung e TSMC potrebbero guadagnare, e far guadagnare ai propri clienti, grandiose quote di mercato, soprattutto nel mercato dei processori ad alte prestazioni: Xilinx versus Altera, così come AMD e i produttori ARM versus Intel. Avere dalla propria un costo di produzione del 25% o del 30% inferiore rispetto alla concorrenza, non è cosa da poco in un mercato tanto concorrenziale.

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Gian Maria Forni
Autore: Gian Maria Forni
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Esperto di mercati e CPU
Sebbene sia laureato in Lettere e Filosofia, indirizzo Storia Contemporanea, e scriva per quotidiani e riviste di tale settore, ha sempre avuto la passione per l'informatica ed ha collaborato quale moderatore in importanti forum del settore
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