Выход Intel 18A на самом деле в порядке, и математика подтверждается

Измерение выхода годных — сложная задача. Производители разрабатывают несколько меньших чипов для мобильных устройств и несколько больших чипов для задач HPC. Таким образом, эти два чипа получат разный выход годных чипов, так как более крупные чипы требуют большей площади кремния и более подвержены дефектам. Меньшие мобильные чипы занимают меньшую площадь кремния, а дефекты, возникающие на пластине, часто дают больше пригодных чипов, чем испорченного кремния. Заявление о том, что узел дает только x% пригодных чипов, — это только одна сторона истории, так как размер тестового производственного чипа неизвестен. Например, кристалл NVIDIA H100 имеет размер 814 мм² — размер, который подталкивает современное производство к его пределам. Размер современной фотомаски, фактической маски шаблона, используемой при печати дизайна чипа на кремниевой пластине, составляет всего 858 мм² (26x33 мм). Таким образом, это предел до превышения маски и необходимости перепроектирования. При таком размере узлы производят гораздо меньше пригодных к использованию чипов, чем, например, мобильный чип площадью 100 мм², где дефекты не оказывают разрушительного влияния на кривую выхода годных.

Далее, проблема возникает с фактическим дизайном чипа. Каждый отпечаток кремния для каждого конкретного чипа будет нести свой рисунок подписи, который будет вытравлен на кремниевой пластине. Каждый дизайн несет свои проблемы и показатели дефектов, где определенное размещение проводов и транзисторов на кремниевой пластине может накапливать гораздо больше дефектов, чем другие конкретные дизайны, готовые к производству. Даже когда чип разработан и готов, он все равно иногда получает небольшие переделки для улучшения конечного выхода. Помните, что производители, такие как NVIDIA, платят TSMC одинаково независимо от его выхода, поэтому увеличение выхода и улучшение дизайна экономит кремний NVIDIA, который в противном случае пошел бы в отходы или просочился бы в не флагманские SKU.

Для расчета выхода годных производители используют различные модели выхода годных — математические уравнения, которые помогают фабрикам лучше понимать и прогнозировать потерю выхода годных путем перевода распределений плотности дефектов в прогнозы выхода годных. Хотя существует несколько моделей (включая модели Мерфи, экспоненциальную и Seeds), фундаментальная модель выхода годных Пуассона (Y = e^(-AD)) предполагает случайно распределенные точечные дефекты, где Y — выход годных, A — площадь чипа, а D — плотность дефектов. Эта модель выведена из распределения вероятностей Пуассона, которое вычисляет вероятность появления нулевых дефектов на чипе. Однако модель Пуассона часто считается пессимистичной, поскольку реальные дефекты имеют тенденцию группироваться, а не распределяться случайным образом, что обычно приводит к более высокому фактическому выходу годных, чем предсказывает модель. Производители выбирают свою модель выхода годных, сравнивая прогнозы различных моделей с фактическими данными своих FAB, выбирая ту, которая лучше всего соответствует их конкретному производственному процессу и условиям.

При использовании старых данных узла Intel 18A, что d0=0,4, мы должны проверить несколько различных конструкций и сравнить их выходы, прежде чем делать какие-либо выводы. Сегодня мы измеряем выходы с помощью инструмента SemiAnalysis Die Yield Calculator, интегрируя все известные модели выхода, Murphy, Exponential, Seeds и Poisson. При пределе размера сетки EUV 858 мм² и с примененным коэффициентом дефектов 0,4 узла 18A, наиболее пессимистичной оценкой является модель Пуассона, которая дает выход 3,23%. Однако самая оптимистичная модель (Seeds) дает 22,56%. Модель Murphy по умолчанию дает только 7,95% пригодных для использования чипов. Это пять хороших кристаллов на пластине 300 мм с 59 оставшимися кристаллами.

Некоторое время назад мы освещали утечку "Panther Lake", процессоров Intel Core Ultra серии 300 следующего поколения. К счастью, в просочившемся пакете была информация о размерах кристаллов, которые мы можем ввести в калькулятор, чтобы узнать выход, предполагая, что Intel производит вычислительные плитки Panther Lake на узле 18A, используя вышеупомянутый d0 0,4. Кристалл номер четыре с ЦП и NPU на нем, размером 8,004x14,288 мм, кремниевый кристалл площадью 114,304 мм², дает выход 64,4% по стандартной модели Мерфи. Модель Мура является самой пессимистичной, с всего лишь около 50% используемых кристаллов. Кристалл номер пять Panther Lake, вмещающий графический процессор Xe3, еще меньше и имеет размеры всего 53,6 мм², что дает впечатляющие 81% используемых кристаллов. Даже при самых пессимистичных предположениях кривая доходности опускается до 60%.

Если предположить, что Intel еще больше усовершенствовала свой узел 18A, то можно сделать вывод, что даже при достижении некоторыми более крупными проектами предела сетки EUV-машины в 858 мм² выход годных Intel может достичь отметки в 50%. Если предположить, что лучший игрок TSMC достигает коэффициента дефектов 0,1, выход годных чипов размером 858 мм² едва превышает 50% при использовании всех доступных моделей. Это, конечно, полностью функционирующий кремниевый кристалл. Не полностью функциональные кристаллы позже повторно используются для более дешевых SKU. С современной упаковкой Foveros и EMIB Intel могла бы использовать кристаллы меньшего размера и соединять их на большем интерпозере, чтобы они действовали как единый однородный чип, экономя затраты и увеличивая выход годных. Однако это только часть истории производства кремния, поскольку производители используют другие методы для экономии затрат.

Первоначальное разочарование Broadcom в узле Intel 18A произошло до PDK 1.0, который, как мы предполагаем, теперь находится в руках клиентов для оптимизации их проектов для версии 1.0. Кроме того, Intel должна включить несколько дополнительных оптимизаций на основе первоначального уровня дефектов, о котором сообщалось в августе. Действительно, реконструкция Intel Foundry была сложной, и отставка генерального директора Пэта Гелсингера, возможно, была преждевременным шагом. На исправление цепочки поставок полупроводникового производства уходят годы; это не совсем цепочка поставок производства детских игрушек, а скорее самая передовая и сложная отрасль в мире. Мы предполагаем, что узел Intel 18A полностью функционален, и мы увидим, как внешние клиенты значительно подхватят бизнес Intel. Конечно, вначале Intel будет своим собственным крупнейшим клиентом, пока не начнет прибывать больше разработчиков без собственных производственных мощностей.

Источник: Techpowerup.com