今年8月，當(dāng)Globalfoundries決定停止開(kāi)發(fā)和推出7nm浸沒(méi)式光刻技術(shù)和極紫外光刻技術(shù)后，似乎Globalfoundries位于紐約、馬耳他的最先進(jìn)的晶圓廠的第二大服務(wù)器芯片客戶IBM（僅次于AMD）未來(lái)的Power處理器將陷入困境。
但AMD的情況從未如此，AMD正從Globalfoundries轉(zhuǎn)向臺(tái)積電，生產(chǎn)下一代“羅馬”Epyc處理器。正如我們所懷疑的那樣，IBM與當(dāng)今數(shù)據(jù)中心領(lǐng)域的大多數(shù)服務(wù)器、網(wǎng)絡(luò)和定制ASIC芯片制造商一樣，并沒(méi)有選擇臺(tái)積電，而是選擇了長(zhǎng)期的芯片研發(fā)合作伙伴三星的晶圓廠。
我們當(dāng)時(shí)說(shuō)過(guò)，你并不需要一臺(tái)超級(jí)計(jì)算機(jī)運(yùn)行機(jī)器學(xué)習(xí)推理來(lái)解決這個(gè)問(wèn)題。 四年前，藍(lán)色巨人IBM停止了自己的制造業(yè)務(wù)，它給Globalfoundries倒貼15億美元把IBM微電子事業(yè)部出售給Globalfoundries。當(dāng)時(shí)，IBM還致力于讓前AMD的內(nèi)部代工廠接管其在紐約東費(fèi)什基爾的代工廠，繼續(xù)生產(chǎn)基于22nm工藝的Power8和Power8’芯片，這些工藝由IBM開(kāi)發(fā)，并由GlobalFordries繼續(xù)完善。東費(fèi)什基爾代工廠正在從2010年生產(chǎn)Power7芯片所用的45nm設(shè)備和工藝，以及2012年生產(chǎn)Power7+所用的32nm工藝遷移到新工藝。
（順便說(shuō)一下，“’”是一個(gè)主要標(biāo)志，表明了Power處理器中I/O和可能的內(nèi)存子系統(tǒng)的變化；它不同于“+”，“+”意味著工藝或架構(gòu)的變化，亦或兩者兼而有之，但與有很大變化的主版本號(hào)相差甚遠(yuǎn)。）GlobalFoundries還接管了IBM System z大型機(jī)處理器的制造，這些處理器與Power芯片線有一些共同的元素，但有不同的指令集、內(nèi)存和I/O體系結(jié)構(gòu)。
值得注意的是，我們?cè)?jīng)在2015年8月發(fā)現(xiàn)了Power芯片路線圖，IBM在2018年初更具體地談到了這張路線圖，要求Globalfoundries制造IBM未來(lái)的Power10處理器，在2021年至2022年期間，Power10處理器很有可能安裝在美國(guó)一百萬(wàn)兆級(jí)別、甚至二百萬(wàn)兆級(jí)別超級(jí)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中。
2015年的預(yù)期是，Power10芯片將在Globalfoundries使用10nm工藝制造，而不是7nm晶體管柵極結(jié)構(gòu)。請(qǐng)看:
在我們寫(xiě)這篇文章的時(shí)候，上面的這個(gè)路線圖并不是公開(kāi)的。在今年早些時(shí)候的OpenPower峰會(huì)上，IBM發(fā)布了一個(gè)路線圖，其中更深入地介紹了從Power7到Power10的哪些顯著特征是重要的，并暗示了處理器和系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)會(huì)如何變化：
你會(huì)注意到，Power10那一欄只承諾了“新的微體系結(jié)構(gòu)”和“新技術(shù)”，并沒(méi)有給出用于制造晶體管的工藝的精確尺寸。它既沒(méi)有提到10nm，也沒(méi)有提到7nm，我們認(rèn)為這是因?yàn)镮BM對(duì)7nm工藝節(jié)點(diǎn)的產(chǎn)量沒(méi)有很高的信心（盡管馬耳他的晶圓廠采用了雙管齊下的方法來(lái)實(shí)現(xiàn)7nm）或是因?yàn)槠渌酒O(shè)計(jì)者承諾使用Globalfoundries的10納米工藝，卻又因?yàn)檫^(guò)去幾年中全力押寶7nm而被取消。
IBM和Globalfoundries最初的協(xié)議是從2014年到2024年，一直持續(xù)到10nm節(jié)點(diǎn)。這也是為什么藍(lán)色巨人斥資15億美元讓IBM微電子退出其收入來(lái)源的原因之一。2014年，IBM在佛蒙特州和紐約的晶圓廠以47億美元銷(xiāo)賬。但如果你算上將于2019年推出的基于Globalfoundries的14nm處理器的Power9'處理器升級(jí)版，這筆交易只維持了5年。Power9'預(yù)計(jì)將增強(qiáng)I/O和內(nèi)存電路，就像后續(xù)的Power8'在Power8設(shè)計(jì)中添加了NVLink支持一樣。
在我們看到的一些路線圖中，IBM計(jì)劃在2019年至2020年之間的某個(gè)時(shí)間使用10nm工藝將Power10的內(nèi)核加倍至每單塊芯片48個(gè)，然后遷移到7nm，讓Power11擁有更多的內(nèi)核。對(duì)于每一個(gè)服務(wù)器芯片制造商來(lái)說(shuō)，芯片制造節(jié)點(diǎn)都變得越來(lái)越難，這對(duì)路線圖造成了嚴(yán)重破壞。
三星的選擇顯而易見(jiàn)。三星是世界上最大的半導(dǎo)體制造公司，甚至比英特爾還大，它為智能手機(jī)、平板電腦和其他嵌入式設(shè)備制造自己的ARM處理器，甚至在某個(gè)時(shí)候還考慮過(guò)制造ARM服務(wù)器芯片。在過(guò)去15年中，三星與IBM建立了芯片制造和設(shè)計(jì)合作伙伴關(guān)系，其中一些顯著的成就是早在2008年就首次在代工制造領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)了高k/金屬柵極晶體管，最初用于32nm工藝，其中的一個(gè)原因是，這種工藝能夠比45nm工藝的性能提高大約35％，功耗降低30％-50％。早在2015年7月，IBM、Globalfoundries和三星通過(guò)紐約州立大學(xué)理工學(xué)院的芯片研究中心合作，展示了7nm硅鍺溝道晶體管，并使用了EUV光刻技術(shù)，從理論上講，這種技術(shù)可以在一個(gè)芯片上容納200億個(gè)晶體管。
三星別無(wú)選擇，只能像英特爾那樣，投資晶圓技術(shù)和實(shí)施這些技術(shù)的代工廠，因?yàn)榕_(tái)積電（另一家從事7nm制造的晶圓廠，也是迄今在代工競(jìng)爭(zhēng)中顯而易見(jiàn)的贏家）無(wú)法吸收英特爾或三星的產(chǎn)量。三星正在使用EUV光刻技術(shù)達(dá)到7nm，臺(tái)積電最初使用傳統(tǒng)的浸入式光刻技術(shù)來(lái)達(dá)到7nm，但很快就會(huì)轉(zhuǎn)向EUV技術(shù)，三星將在2020年初開(kāi)始用EUV技術(shù)生產(chǎn)。
IBM認(rèn)知系統(tǒng)部門(mén)的高級(jí)副總裁Bob Picciano對(duì)The Next Platform說(shuō)：“我們希望我們能夠按照我們最初計(jì)劃的2021年末或2022年初讓7nm產(chǎn)品系列進(jìn)入市場(chǎng)。這一點(diǎn)沒(méi)有改變，我們能夠保持我們的路線圖，并保持我們的客戶期望的時(shí)間表。我們非常了解三星在一些不同領(lǐng)域的業(yè)務(wù)，這給了三星一個(gè)很好的機(jī)會(huì)在代工行業(yè)建立新的競(jìng)爭(zhēng)力。”
順便說(shuō)一句，下一代IBM大型機(jī)處理器（大概稱(chēng)為Z15）將采用與Power9'芯片相同的Globalfoundries的升級(jí)版14nm工藝，后續(xù)的Z16大型機(jī)處理器將基于Power10芯片使用的三星的7nm工藝。