2e3ff42cc2e7f565c679f1040945f760 製程與架構一直是CPU與GPU進步的關鍵,架構可掌握在製造商手上,但晶圓的製程技術可能會受到代工廠的影響。NVIDIA與AMD使用28nm製程長達11季,接下來或許不會進入20nm製程,而是直接跳到16nm或14nm世代。究竟20nm製程會不會跟GDDR4一樣胎死腹中,從時間表上或許可以看到一些答案。

硬撐11季的28nm製程

TSMC曾表示20nm製程將會於2014年第一季量產,行動處理器像是Qualcomm的Snapdragon 810就預計使用20nm製程。但GPU方面,不論是AMD或是NVIDIA都沒有更新製程的消息,雖有人猜測雙方可能僅是推延20nm的運用時間,然而從製程更新週期來看,28nm在GPU方面已經使用了11季以上。NVIDIA方面打從Kepler架構的GTX 680就使用至今,即便是Maxwell也依然使用28nm製程。如果依照時程下個世代使用20nm製程,屆時可能其他產品都要運用16nm製程。用了可能立即面臨改朝換代,不用20nm而繼續拖著用穩定且低價的28nm製程,或許會是更好的選擇。

▲縱軸是晶圓單位成本,橫軸則是時間,可看到每個製程都有與前後相交的黃金交叉點。可看到28nm製程生命周期超過11季,原先預計去年推出的20nm製程難產,這情況或許會繼續下去直到14或16nm製程問市。

IntelGLOBALFOUNDRIESTSMC是3大重要的晶圓製造商,各家有不同的製程與設計,圖中可看到2004年至2016年的製程技術發展,點圖可放大。圖片來源:PC Watch

成本降低是製程精進的動力

相信大家都知道,製程精進的其中一個優勢就是成本降低。越是先進的製程工藝技術,單位面積內電晶體管的密度就越高。同樣電晶體的數量的產品能夠用更小的面積製造,或是相同面積內能塞下更多的電晶體數量,藉此增加架構複雜度與功能。

因而每約1至2年就會迎接全新的製程技術,以GPU來說,通常會隨著新架構的到來而更新,像是NVIDIA之前的Fermi架構GTX 400系列就是從55nm跨越到40nm的GPU,而Kepler架構的GTX 600系列也是從40nm提升到28nm製程。原先外界期望的Maxwell架構,不僅沒有另外開闢新的系列,而是直接沿用GTX 700系列的中階卡型號,且沒有帶來新的製程技術,原因可能就在於20nm可能帶來的產品生命周期的問題。

▲約每2年就會面臨一次製程與架構的更新,不僅電晶體數量增加,架構也更加複雜,點圖可放大。圖片來源:PC Watch

▲新製程推出後,舊製程會在短期內淘汰。

▲GPU更新與製程更新節奏影一定的關係,每年幾乎都會面臨GPU世代更換。

20nm製程不見得能節省成本

簡單來說,新製程理論上能夠降低成本,因為單位面積的晶圓能切割出更多的產品。但新製程剛推出時,因為總產量較少加上可能的良率問題,成本不見得比較低。不過這價格曲線會隨著大幅投產與運用,價格會在短時間內降低,且會與舊製程達到價格的黃金交叉點。

當達到黃金交叉點時,使用舊製程與新製程的單位成本會相等,加上新製程的理論終端售價會比舊製程還要低,此時就是舊製程面臨淘汰的時間點。從過去的例子上來看,40nm從55nm的黃金交叉點到與28nm的黃金交叉,大約花了6季的時間,而這時間就是製程的生命周期,28nm的2個黃金交叉點則是約11季。若照原先預定時程2013年第三季搭載20nm製程,20nm製程的週期約8季,但直到現在都還沒運用,若用了產品的周期可能會比預料的還要短。生命周期太短,將會讓黃金交叉點的時間縮短,影響產品線的成本架構,這也是為什麼20nm製程用與不用的關鍵因素。

▲雖然終端價格新製程會比較低,但不可否認晶圓的售價也越來越高。

放眼更先進的16nm製程技術

未來GPU不可能持續使用28nm技術而不更新,但要用20nm還是跳到16nm製程,對於廠商來說就是個大難題。AMD與NVIDIA可能已經將目光放在TSMC的16nm FinFET製程技術上,據了解TSMC的16nm FinFET發展一直很順利。Digitimes也曾報導TSMC準備在2014年底推出16nm FinFET+也就是16nm FinFET Turbo技術。即便今年上不了新的製程,28nm還有FD-SOI等子製程技術可運用,也讓28nm製程的壽命繼續向下延伸。

最重要的是,目前GPU市場競爭相對冷淡,加上AMD與NVIDIA雙方才剛更新產品線沒有幾個月,今年缺乏更新的迫切性。沒有競爭就沒有進步,沒有需求也不會有進步,看樣子玩家期待的新產品,還有段時間好等了。

▲從約2000年至今,GPU的發展越來越龐大,產品線分布也比最初還要複雜,點圖可放大。圖片來源:PC Watch

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