Темы: Россия INTEL процессор AMD материнская плата дайджест CPU Железный цех оперативная память Haswell Skylake Broadwell В России Эльбрус Zen Байкал ОЗУ

Железный цех №28. Итоги 2015 года: процессоры, материнские платы, память

Сергей Плотников, info@ferra.ru
Железный цех №28. Итоги 2015 года: процессоры, материнские платы, память
2015-й год смело можно считать самым неординарным в IT-индустрии. Intel с разницей в пару месяцев умудрилась выпустить сразу два поколения настольных центральных процессоров. Это два важных и интересных события. Однако подобная скорострельность, скорее, свидетельствует о большом количестве проблем, с которыми столкнулся чипмейкер. AMD за отведенные 365 календарных дней не представила вообще ничего нового, лишь пообещав серьезно порадовать своих поклонников в обозримом будущем. На этом сером фоне автоматически начинаешь пристальнее следить за новыми разработками в ожидании долгожданной революции, а также за отечественной микроэлектроникой, благо 2015 год показал, что «пациент» скорее жив.

Оглавление

Читайте также:

И все же, наверное, не стоит с моей стороны так рьяно сгущать краски. Развитие современных технологий, пусть и основательно замедлило ход, но не останавливается ни на минуту. В конце концов, к цели движется тот, кто хотя бы ползет. Представленные 14-нанометровые центральные процессоры — важное и долгожданное событие в отрасли. Очередная планка преодолена, на очереди — новые высоты.

К сожалению, как такового конкурентного противостояния в этом году не произошло. AMD не порадовала нас новыми архитектурными решениями, ограничившись лишь косметическими «доделками» уже известных архитектур. Как говорится, и на этом спасибо, но мы ждем от «красных» настоящего прорыва. Надеюсь, он произойдет в 2016 году.

Железный цех №28. Итоги 2015 года: процессоры и компьютерные платформы
Железный цех №28. Итоги 2015 года: процессоры и компьютерные платформы

AMD

Если мы говорим о центральных процессорах, то в 2015 году AMD оказалась безоговорочным победителем в номинации «не мешки ворочать». Как я уже говорил, никаких новинок процессорный гигант не представил. Получается, что последней разработке «красных» — гибридным процессорам Kaveri — в начале января исполнится без малого два года. По сути, на протяжении 24 месяцев AMD не демонстрирует ничего принципиального нового. Их процессорная архитектура Bulldozer со всеми ответвлениями окончательно устарела. Ситуация с актуальными платформами находится в плачевном состоянии. Неудивительно, что именно в 2015 году компания сдала по всем позициям. Так, в третьем квартале «красные» выручили 1,03 млрд долларов США. Это на 26% меньше дохода, добытого годом ранее. Компания убыточна на 197 млн. Если говорить только о процессорах (CPU и GPU), то AMD в третьем квартале реализовала чипов на сумму в 424 млн долларов, что на 46% меньше, чем год назад. Отчасти вытягивают «красных» увеличившиеся продажи новых линеек видеокарт Radeon R7/R9 300 и Radeon R9 Fury. Как говорится в одном известном меме: «все очень плохо».

В сентябре центральным процессорам AMD FX исполнилось четыре года
В сентябре центральным процессорам AMD FX исполнилось четыре года

Что остается делать компании, попавшей в столь незавидную ситуацию? Правильно, выкручиваться. В 2015 году AMD приняла решение о выходе на рынок по продаже интеллектуальной собственности. Корпорация хочет заработать на патентах. В данный момент «красные» выбирают между несколькими бизнес-моделями. Во-первых, компания может лицензировать сами патенты. Как это делает, например, NVIDIA по отношению к графическим решениям Intel. Во-вторых, AMD может лицензировать разработки на устройства, которые, в принципе, выпускать не планирует. У «красных» есть интересные модификации графики Radeon, предназначенной для смартфонов и планшетов. Наконец, в-третьих, при необходимости AMD может продать патенты из портфеля. Важно понять, что компания не планирует стать аналогом ARM. У нее и не получится. Лицензирование технологий — лишь еще один способ выкарабкаться из того самого места. К тому же это очень прибыльный бизнес. За примером далеко ходить не надо: корпорация Qualcomm за первые три квартала текущего финансового года только на лицензиях заработала 6,162 млрд долларов США. NVIDIA каждый квартал получает от Intel 66 млн «зелени».


И еще раз: в этом году AMD не представила ни одного принципиально нового центрального процессора. Некоторая шумиха наблюдалась вокруг ноутбучных чипов Carrizo, базирующихся на последней ипостаси модульной архитектуры Bulldozer — Excavator. Разговоры об этих «камнях» идут еще с 2014 года, но много ли лэптопов с тех пор появилось в продаже? Вопрос, впрочем, риторический.

Новых архитектурных решений от AMD в этом году мы так и не дождались. Все надежды связаны с 2016 годом.

В 2015 году хорошо потрудились партнеры AMD — контрактные производители TSMC и GlobalFoundries. Доведение до совершенства 28- и 32-нм технологических норм позволило «красным», во-первых, выпустить линейку гибридных процессоров Godavari (Kaveri Refresh). Ничего нового в этих APU нет. Были ожидаемо увеличены частоты как вычислительной х86-части, так и графического модуля Radeon. Во-вторых, появились восьмиядерные FX-чипы, теплопакет которых удалось удержать в рамках 95 Вт. Вот и все «достижения».

На встроенной графике AMD A10-7870K можно играть в GTA V даже в разрешении Full HD
На встроенной графике AMD A10-7870K можно играть в GTA V даже в разрешении Full HD

Очевидно, что 2015 год стал для AMD перевалочным. В компании произошла крупная реструктуризация, перестановки в руководстве и серьезные сокращения штата. В следующем году «красные» обещают выступить по всем фронтам. Главным событием для корпорации (возможно, и всей отрасли) станет выход процессоров, построенных на архитектуре Zen.

Вполне официально глава компании Лиза Су объявила, что вычислительные ядра, основанные на базе новейшей разработки, будут исполнять на 40% больше инструкций за такт, нежели решения на основе Excavator, используемом в мифических чипах Carrizo.  Приведенный показатель, мягко говоря, ошарашивает. Особенно, если учесть, что сравниваются именно ядра, функционирующие на одной частоте. Производиться новинка будет на фабриках GlobalFoundries с использованием 14-нм техпроцесса 14LPP. Уже в этом году разработчики получили для своих испытаний опытные образцы. Сама AMD довольна и производительностью новых чипов, и процентом выхода годных для коммерческой реализации кристаллов.

Внимание, пристегните ремни — мы всплываем!
Внимание, пристегните ремни — мы всплываем!

Разработанная еще в 2010 году модульная архитектура Bulldozer оказалась заведомо провальной. Время все расставило на свои места. Zen — полная противоположность Bulldozer. Известно, что каждое ядро будет включать в себя шесть блоков исполнения целочисленных операций, два 256-разрядных блока исполнения операций с плавающей запятой, собственные декодер инструкций, блок выборки инструкций, блок предсказания переходов и собственный кэш. Такое ядро всецело можно назвать полноценным. Плюс архитектура Zen будет поддерживать технологию Simultaneous Multithreading, принцип работы которой схож с Hyper-Threading. Все это обнадеживает.

Для чипов Zen будет представлена платформа AM4, поддерживающая и APU, и x86-системы без встроенной графики. AMD перейдет на использование памяти стандарта DDR4. Известно, что логику для «красных» разработает компания ASMedia. Сама AMD откажется от производства чипсетов.

На словах архитектура Zen великолепна. Но как будет на деле?

Настораживает лишь один момент: в 2010 году из уст руководящего состава корпорации тоже доносилось большое количество красивых речей о преимуществах модульной архитектуры. На деле все оказалось иначе. Поэтому не хочу делать никаких прогнозов относительно чипов Zen. Выйдут — протестируем и сформируем окончательное мнение. Надеюсь, что у AMD на этот раз все получится. Рынку нужна конкуренция.

Новая продуктовая линейка чипов AMD. Для одной платформы — AM4 — будут выпускаться и гибридные процессоры со встроенной графикой, и мощные чипы FX
Новая продуктовая линейка чипов AMD. Для одной платформы — AM4 — будут выпускаться и гибридные процессоры со встроенной графикой, и мощные чипы FX

Intel

Рынку нужна конкуренция. Intel почивает на лаврах уже который год и конкурирует практически сама с собой. Ради справедливости отмечу, что винить процессорного гиганта в этом нельзя. У чипмейкера существует стратегический план, который должен выполняться любой ценой. Однако в 2014 году в Intel столкнулась с первыми серьезными проблемами. Переход на более совершенные технологические нормы требует все больше затрат. При этом сложность подобных решений возрастает экспоненциально. Стратегия «тик-так» впервые за последнее десятилетие дала сбой.

Как известно, в этом году закону Мура исполнилось 50 лет. Половину столетия микроэлектроника развивалась, отталкиваясь от этого элементарного эмпирического правила, согласно которому число транзисторов в процессорах должно удваиваться каждые 24 месяца. Индустрия сталкивалась с большим количеством препятствий на своем пути, но всегда выходила победителем. В свое время переломным моментом стало появление трехмерных транзисторов. Но сейчас Intel столкнулась с проблемой посерьезнее. С каждым новым техпроцессом, задействованным корпорацией при создании коммерчески успешных решений, приближается срок, когда использовать кремний попросту не удастся из-за физических ограничений этого полупроводникового материала. Уже сейчас, выпуская 14-нанометровые процессоры Broadwell и Skylake, в Intel столкнулись с довольно низким процентом выхода годных кристаллов.

Уменьшение техпроцесса приводит к неминуемому увеличению цикла производства новых чипов.

Следующая остановка — 10 нанометров, 50 атомов кремния! Первые решения появятся не раньше второго полугодия 2017 года. Амбициозные планы Intel включают разработку и проектирование интегральных схем на базе 7- и даже 5-нанометрового техпроцессов, но для этого необходимо, чтобы промышленное применение EUV-сканеров (Extreme Ultraviolet — излучение с длиной волны 13,5 нм) стало экономически целесообразным. По некоторым данным, произойдет сие событие не раньше 2020 года.

Закон Мура в цифрах
Закон Мура в цифрах

Но вернемся в день сегодняшний. Как я уже сказал, концепция «тик-так» начала барахлить. Напомню, что под «тиком» подразумевается выпуск процессоров со старой архитектурой, но новым (читай — более тонким) техпроцессом. «Так» — это выход чипов на совершенно новой архитектуре, но на базе отработанных технологическим норм. Например, именно такими являются решения Haswell, выпущенные в первой половине 2013 года. Intel потребовалось ровно два года, чтобы обуздать 14-нанометровое производство и выпустить-таки в июне десктопные чипы Broadwell.

Линейка чипов получилась какой-то скомканной. Представлено всего пять моделей, но только две имеют упаковку LGA (то есть самостоятельно устанавливаются в разъем на материнской плате). Так что правы те, кто считает, что в этот раз Intel «тик»-процессоры толком и не выпустила.

Если коротко, то Broadwell — это тот же Haswell, но переведенный на 14-нанометровый техпроцесс. И все же парочка архитектурных доработок была осуществлена. Так, были увеличены объемы буферных зон и окно планировщика. Ровно в полтора раза вырос объем таблицы ассоциативной трансляции адресов второго уровня (L2 TLB) — до 1500 записей. Плюс вся схема трансляции обзавелась вторым обработчиком промахов. Эти изменения позволили процессорам Broadwell лучше справляться с предсказанием сложных ветвлений кода. Скорость исполнения операций умножения увеличилась с пяти тактов до трех тактов. Операции деления ускорили темп за счет использования 10-битного делителя. Наконец, были оптимизированы векторные gather-инструкции из набора AVX2. В итоге при одинаковой частоте архитектура Broadwell быстрее Haswell в среднем на 5%.

Кристалл Intel Broadwell
Кристалл Intel Broadwell

Вся соль настольных Broadwell заключается в использовании 128 Мбайт памяти eDRAM, играющей роль кэша четвертого уровня и получившего название Crystalwell, и графического модуля Iris Pro 6200. «Встройка» оснащена 48 исполнительными устройствами и работает на частоте 1050-1150 МГц. Она по праву считается самой производительной интегрированной графикой на сегодняшний день. Ей уступают даже решения от AMD. «Красные» умудрились проиграть Intel и на этом поприще.

Производительность Iris Pro 6200
Производительность Iris Pro 6200

Спустя всего два месяца вышла линейка «так»-процессоров Skylake. Полноценная серия, насчитывающая под два десятка моделей. Все те же 14 нанометров, но на новой архитектуре. Флагманами стали модели Core i5-6600K и Core i7-6700K соответственно. Главная платформенная особенность — наличие двойного контроллера памяти, позволяющего работать как с оперативной памятью стандарта DDR3, так и с DDR4. Сама Intel весьма просто расставила все точки над i между новой платформой и старыми архитектурными решениями. Так, по заявлению производителя, Core i7-6700K должен быть на 10% быстрее Core i7-4790K, на 20% быстрее Core i7-4770K и на 30% быстрее Core i7-3770K. Как показало тестирование, приведенные цифры — весьма оптимистичный показатель, достижимый далеко не во всех задачах. В ряде случаев топовые «камни» Skylake опережают Haswell всего на 3-5%. Иногда не опережают вовсе. Заметно лишь увеличилась производительность кэша второго и третьего уровней. В среднем пропускная способность увеличилась на приличные 60-70%! При этом задержки кэша остались на прежнем уровне. Встроенная графика Skylake (HD Graphics 530) в среднем на 20-40% быстрее HD Graphics 4600, используемой в Haswell.

Сравнение производительности архитектур Haswell, Broadwell и Skylake
Сравнение производительности архитектур Haswell, Broadwell и Skylake

Принципиальной разницы в быстродействии между Haswell и Skylake не наблюдается. Это факт. Поэтому гнаться за 5-процентным преимуществом нет смысла. К тому же на сегодняшний день, пока склады магазинов заполнены под завязку старой продукцией, которую надо сбыть и оказаться при этом в плюсе, ощущается заметная разница в стоимости. Например, в московской рознице цены на материнские платы и сами процессоры завышены в среднем на 2000-3000 рублей. И все же чипы Skylake потребляют меньше энергии. Как следствие, они меньше греются и лучше разгоняются. В Intel, по всей видимости, осознали свою ошибку и отказались от использования встроенного преобразователя питания (FIVR). А сама по себе платформа оказалась более функциональной.

Intel Core i7-6600K
Intel Core i7-6600K

Про платформы

На этом тема Intel не закончена. Чипмейкера постоянно критикуют за то, что он очень часто меняет платформы, заставляя в придачу с только что вышедшим процессором брать еще и материнскую плату. Skylake как раз из таких. Но «часто» — это сколько? Ведь Intel уже давно практикует внедрение для «так»-поколения новой платформы и новых чипсетов. Цикл составляет в среднем два года, но как будет с 14-нанометровыми «камнями» — неизвестно. Возможно, проблемы с переходом на 10-нанометровый техпроцесс сделают платформу LGA1151 самой долгоживущей. Подобная практика позволяет предлагать пользователю не только современные чипы, но и функциональные материнские платы на любой вкус и цвет. Логика 100-й серии (кодовое имя — Sunrise Point), предназначенная для работы со Skylake, к примеру, обладает нативной поддержкой протокола NVMe и 20 линиями PCI Express 3.0, чего вполне достаточно для интеграции в систему очень быстрых твердотельных накопителей. Самым навороченным стал чипсет Z170 Express. Он позволяет без каких-либо вспомогательных контроллеров распаивать на плате до шести портов SATA 3.0 и до 10 разъемов USB 3.0. А еще это единственный набор логики, который поддерживает функции разгона. Все чипсеты могут работать как с оперативной памятью DDR3, так и с DDR4.

Набор логики Z170 Express
Набор логики Z170 Express

Без сомнения, логика Z170 Express представляет наибольший интерес для энтузиастов. Во-первых, только с ней возможен разгон процессоров Core i5-6600K и Core i7-6700K по множителю. Больше для платформы LGA1151 оверклокерских «камней» не предусмотрено. Во-вторых, материнские платы, построенные на этом чипсете, позволяют разгонять не только K-чипы, но и все остальные путем увеличения частоты тактового генератора. В Сети полно результатов модели Core i3-6100, разогнанной при помощи жидкого азота до 6 ГГц и выше. На практике же пользователь может несколько сэкономить и взять, например, процессор Core i5-6400, а затем самостоятельно увеличить его скорость с 2,7 ГГц до 4-4,3 ГГц. Производителям матплат Intel элементарно разрешила снять привязку частоты шин DMI и PCI Express к частоте тактового генератора.

Платформа LGA1151 вернулась к истокам разгона посредством изменения частоты тактового генератора.

При разгоне процессоров Intel Skylake стоит обратить пристальное внимание на несколько вещей. Во-первых, перенос встроенного преобразователя питания обратно на материнскую плату вновь делает актуальным такой параметр, как качество подсистемы питания. Оно становится первостепенным во время разгона центрального процессора. Во-вторых, при оверклоке чипов без разблокированного множителя стоит учесть, что у процессоров автоматически отключается встроенное графическое ядро, а также функции динамического изменения частоты, C-states и Turbo Boost. Плюс заметно снижается производительность AVX-инструкций.

ASRock Z170 OC Formula
ASRock Z170 OC Formula

Помимо LGA1151, интересных платформ на рынке представлено не было. AMD для существующих APU и чипов серии FX менять что-либо нет никакого смысла. Надо просто дождаться Zen и AM4. Выход процессоров Intel Broadwell-E отложен до Computex 2016. В любом случае эти чипы будут совместимы с платформой LGA2011-v3. Поэтому неудивительно, что в 2015 году процессоры Skylake и платформа LGA1151, а также выход операционной системы Windows 10 не поспособствовали росту рынка материнских плат. Он сократился на 10% в количественном эквиваленте. Так, ASUS и Gigabyte отгрузили примерно по 17-17,5 млн устройств. У других производителей наблюдается более заметный регресс в продажах. По данным информационного портала DigiTimes, планируется, что в 2016 году количество отгружаемых материнских плат снизится еще на 10%. Возможно, в следующем году рынок покинут такие производители, как Onda, ECS и Biostar, хотя реквием по ним поют уже который раз.

ECS Z170-CLAYMORE
ECS Z170-CLAYMORE

Про память

И все же появление общедоступной платформы LGA1151 сказалось на росте спроса на память DDR4. Всего за два месяца она подешевела на 17% и вплотную приблизилась по этому показателю к DDR3. На сегодняшний день средняя стоимость одного чипа DDR4-2133 объемом 4 Гбит (по данным DRAMeXchange) составляет 2,25 долларов США. В сентябре такая микросхема стоила $2,72, а в июне — $3,62. Как видите, прайс обвалился на 17% и 32% соответственно.

Разговоры про дороговизну DDR4-памяти — домыслы.

При всем при этом немного снижается и стоимость DDR3. Чип емкостью 4 Гбит на данный момент стоит в среднем $1,92, хотя еще в сентябре он оценивался в $2,17, а в июне — в $2,66. Сказывается снижение спроса на персональные компьютеры и увеличение конкуренции на рынке. В итоге разница в стоимости между DDR4 и DDR3 составляет 16,7%. Ведущие производители повсеместно переходят на 20-нм техпроцесс (SK Hynix — на 21-нм техпроцесс). Использовать DDR4 в ближайшем будущем планирует и AMD. Новые процессоры Zen могут всколыхнуть продажи персональных компьютеров. Не останется в стороне и Intel. Все это позволит и далее дешеветь оперативной памяти.

Эволюция DDR-памяти
Эволюция DDR-памяти

На сегодняшний день на рынке DRAM-памяти балом правят два южнокорейских гиганта — Samsung и SK Hynix. Они контролируют практически ¾ всей отрасли. По подсчетам этих компаний, Samsung в третьем квартале 2015 года заняла 45,9% от всех продаж, а SK Hynix — 27,6%. В прошлом году южнокорейцы владели 68,3% рынка.

На третьем месте идет Micron, но дела у компании с каждым годом идут все хуже. Американцы занимают всего 19,8% рынка DRAM-памяти. Micron не помогла даже покупка Elpida Memory в 2013 году. Остаток рынка делят между собой Nanya Technology и Winbond Electronics. Они занимают 2,8% и 1,3% мировых продаж DRAM-памяти соответственно.


Цена на DDR4 заметно падает, а производительность — растет. Причем бешенными темпами. Встроенный контроллер памяти процессоров Skylake поддерживает работу с модулями DDR4-2133, однако у чипа есть делители, позволяющие запускать киты с эффективной частотой вплоть до 4133 МГц. Спустя несколько месяцев в продаже такой набор появился. Постарался оверклокерский гигант — компания G.Skill. Кит Trident Z PC4-33000 F4-4133C19D-8GTZ объемом 8 Гбайт (два модуля по 4 Гбайт) функционирует с эффективной частотой 4133 МГц при задержках CL19 (25-25-45-2N). Стоит такой набор 300 долларов США, то есть столько же, сколько и процессор Core i7-6700K. Дорого, но в этой новости важен сам факт того, как быстро DDR4 преодолевает частотные рубежи, недостижимые для той же DDR3.

G.Skill Trident Z PC4-33000 F4-4133C19D-8GTZ
G.Skill Trident Z PC4-33000 F4-4133C19D-8GTZ

Про наших

Собственно говоря, появление центральных процессоров Intel Skylake, а также обслуживающей платформы LGA1151 и памяти DDR4 стали главными событиями 2015 года. Но лично меня порадовали подвижки на отечественном рынке микроэлектроники. Теперь в России есть минимум две самодостаточные разработки.

Первая — x86-совместимые процессоры «Эльбрус», разработанные компанией МЦСТ. Точнее, в декабре «Ижевский радиозавод» сообщил о поставке первой партии компьютеров «Эльбрус-401», в основе которого лежит российский четырехъядерный чип «Эльбрус-4С». В систему интегрировано 24 Гбайт оперативной памяти DDR3 с возможностью расширения до 96 Гбайт, жесткий диск объемом 1 Тбайт и твердотельный накопитель форм-фактора mSATA на 128 Гбайт. За вывод изображения отвечает дискретная видеокарта AMD Radeon 6000. Приемлемая начинка для офисного компьютера. Наверное, даже избыточная для большинства задач.

Да-да-да, за 400 тысяч рублей этот «калькулятор» никому не нужен.

Объем первой партии составил 80 компьютеров. Стоимость одного такого компьютера оценивается в 400 000 рублей. Предвосхищая панические крики о том, кому нужен этот «пылесос» за такие деньги, отвечу, что нужен — оборонной промышленности. Высокая стоимость обусловлена мелкосерийным производством чипов. Для того чтобы снизить цену в несколько десятков раз, необходимо заказать у контрактного производителя очень большую партию. Хотя бы на несколько сотен тысяч экземпляров.

«Эльбрус-401»
«Эльбрус-401»

«Эльбрус-4С» представили еще в 2014 году, но только сейчас разработка нашла
(полу)коммерческое применение. Процессор производится по довольно-таки старому 65-нм техпроцессу на заводе TSMC. Подобные нормы считались актуальными в 2007 году. Сейчас же Intel, как мы успели убедиться, вовсю использует 14 нанометров. Переходит на этот техпроцесс в 2016 году и AMD. «Эльбрус-4С» насчитывает почти миллиард транзисторов и при уровне TDP порядка 60 Вт работает на частоте 800 МГц. Пиковая производительность отечественного чипа составляет 25 ГФЛОПС в 64-разрядном режиме и 50 ГФЛОПС — в 32-разрядном. На сегодняшний день быстродействие «Эльбрус-4С» находится приблизительно на уровне Intel Atom D510 (1,66 ГГц, DDR2-800). Этот 45-нанометровый чип вышел в 2010 году и активно использовался в недорогих нетбуках. Современным 4-ядерным «камням» он не ровня.

Материнская плата с «Эльбрус-4С»
Материнская плата с «Эльбрус-4С»

Гораздо перспективнее выглядит 8-ядерный процессор «Эльбрус-8С», выход которого намечен на 2016 год. Во-первых, разработчики перевели архитектуру на вполне современный 28-нанометровый техпроцесс. По точно таким же нормам сегодня выпускаются нынешние чипы AMD и NVIDIA. Контрактный производитель тот же — TSMC. Более тонкий техпроцесс позволил не только удвоить количество ядер, но увеличить до 1,3 ГГц тактовую частоту. Каждое ядро «Эльбрус-8С» оснащено 512 Кбайт кэша второго уровня. Всего процессор имеет 16 Мбайт общей разделяемой кэш-памяти третьего уровня. Контроллер памяти — 4-канальный, поддерживаются модули DDR3-1600, включая ECC. В итоге пиковая производительность в операциях с одинарной точностью (FP32) составляет приблизительно 250 ГФЛОПС и 125 ГФЛОПС в операциях с двойной точностью (FP64). Получается, что он быстрее «Эльбрус-4С» в пять раз. Для сравнения: производительность в операциях с двойной точностью современного 8-ядерного центрального процессора AMD FX-8350 составляет всего 74 ГФЛОПС, а у Core i7-5960X — 384 ГФЛОПС. Так что «Эльбрус-8С» уже не так сильно отстает от современных центральных процессоров AMD и Intel. Посмотрим, как у МЦСТ будут обстоять дела с продажами этого устройства.

МЦСТ «Эльбрус-8С»
МЦСТ «Эльбрус-8С»

Летом 2015 года компания «Байкал Электроникс» представила процессор «Байкал-Т1» (Baikal-Т1). Чип позиционируется как первая российская система-на-кристалле, созданная на основе 28-нанометрового технологического процесса. В ее основе лежат два суперскалярных ядра Warrior P5600 32 R5, работающих с частотой 1,2 ГГц. Архитектура — MIPS. Поэтому «Байкал-Т1» вряд ли удастся встретить в консьюмерских устройствах. Подобные решения применяются во всевозможных встраиваемых системах и прочем коммуникационном оборудовании. Например, в сетевых маршрутизаторах. В состав системы-на-кристалле входят модули 10-гигабитного Ethernet, PCI Express 3.0, SATA 3.0 и USB 2.0 — все по последнему писку моды. Поэтому «Байкал-Т1» смело можно отнести к разряду современных чипов. Инженерам удалось скомпоновать блоки таким образом, что энергопотребление процессора не превышает 5 Вт. Следовательно, чип может работать с пассивным охлаждением.

По сути, «Байкал-Т1» — это первая отечественная разработка, рассчитанная на активное продвижение в коммерческой среде. Она изначально не создавалась для оборонной отрасли нашего государства, хотя, на мой взгляд, будет пользоваться популярностью и там. Планируется, что стоимость одного такого чипа в партии из 100 штук составит небольшие 60 долларов США. К 2020 году «Байкал Электроникс» хочет продать свыше пяти миллионов процессоров.

«Байкал-Т1»
«Байкал-Т1»

Про будущее

В начале статьи я писал, что Intel столкнулась с проблемами по преодолению 14-нанометрового барьера, но теперь, когда выпуск новых чипов наконец-то налажен, корпорация рвется покорять новые высоты. Не собираются отсиживаться на камчатке и другие чипмейкеры. Конечно, «сегодня в завтрашний день не все могут смотреть», но я попытаюсь.

В 2015 году о своих успехах отчиталась компания TSMC. В рамках эксперимента контрактный производитель сумел выпустить 10- и даже 7-нанометровые чипы и уже приступил к разработке 5-нанометровых микросхем. Говорят, что к реализации опытных партий продукции тайваньская мануфактура будет готова уже весной следующего года. Ее передовая разработка — 10-нанометровый техпроцесс CLN10FF, в основе которого лежит использование транзисторов с вертикально расположенным затвором (FinFET). Для изготовления такого элемента с помощью иммерсионной литографии и 193-нм сканеров требуется по три фотошаблона на каждый слой. TSMC также не спешит внедрять EUV-сканеры, позволяющие уменьшить число шаблонов и число обработок каждого слоя.

10-, 7- и 5-нанометровым техпроцессам быть! А дальше что?

В начале года TSMC уже показала 300-миллиметровую кремниевую пластину с чипами памяти SRAM объемом 256 Мбайт. Плюс фирме удалось произвести функциональные образцы микросхемы с четырьмя ядрами ARM Cortex-A57. Правда, информацию о себестоимости производства мануфактурщик не разглашает.

10-нанометровый техпроцесс CLN10FF увеличит плотность расположения транзисторов в 2,1 раза в сравнении с уже существующей 16-нанометровой нормой CLN16FF+. Он позволит интегрировать в чип от 25 миллиардов затворов. При этом TSMC обещает 40-процентное снижение потребления энергии при 20-процентном увеличении тактовой частоты.

Свои 10-нанометровые разработки в этом году показали IBM, Samsung и GlobalFoundries.

Для 7-нанометровых чипов тайваньская фирма планирует использовать то же самое оборудование. Следовательно, переход на более тонкий техпроцесс не потребует серьезных затрат. Будут использоваться все те же 193-нм сканеры, но с использованием четырех фотошаблонов на каждый металлический слой и трех фотошаблонов на отверстия металлизации. Видимо, именно 7-нанометровый техпроцесс станет лебединой песней для 193-нм иммерсионной литографии.


В этом году бельгийский центр Imec совместно с компанией Cadence Design Systems продемонстрировали первый в мире 5-нанометровый процессор со встроенной ячейкой SRAM-памяти. Самое интересное, что при производстве опытного образца использовались три методики, дабы определить лучшую: с применением традиционного 193-нм сканера, с задействованием EUV-сканера и с использованием последовательной проекции 193-нм сканера и EUV-сканера. Во всех трех случаях в основе лежала иммерсионная литография.

Опыт продемонстрировал, что в первом случае для успешного создания требуется использование четырех фотошаблонов для каждого металлического слоя процессора и три фотошаблона для создания отверстий под сквозную металлизацию. Один фотошаблон соответствует одному проходу сканера по поверхности пластины. Уровень брака при этом оказался запредельным, что непременно скажется на стоимости конечного продукта.

В случае с применением EUV-сканера для каждого металлического слоя и для создания отверстий под сквозную металлизацию потребовалось только по одному шаблону и одному проходу соответственно. Плюс потребовалось меньше слоев металлизации. Преимущества применения EUV-сканеров налицо, однако, как это часто бывает, существует сразу несколько «но». По мнению специалистов, технология экономически себя оправдает только в случае появления оборудования с мощным источником излучения. Так, современный EUV-сканер может обработать за сутки до 400-500 300-миллиметровых пластин. Но в промышленных масштабах этот показатель необходимо увеличить хотя бы в 4-5 раз.

Третий способ оказался самым действенным с коммерческой точки зрения. Была достигнута золотая середина по времени обработки пластин и проценту выхода годных чипов. Для проекции каждого слоя металлизации использовалось по четыре фотошаблона и 193-нм проекция. Отверстия металлизации производились с помощью одного фотошаблона и EUV-проекции.

Литограф ASML NXE:3300B, оснащенный EUV-сканером
Литограф ASML NXE:3300B, оснащенный EUV-сканером

Интересные модели 2015-го года

AMD FX-8300. Как я уже говорил, 32-нанометровый техпроцесс настолько хорошо отработан, что «красные» начали выпускать 8-ядерные модели чипов с уровнем TDP, не превышающим 95 Вт. Вот возьмем процессор FX-8300. В режиме Turbo Core он может работать на частоте 4,2 ГГц. Стоит при этом недорого, в прямых руках спокойно разгонится до 4,5-4,7 ГГц. Отличный процессор за свои деньги!

AMD FX-8300
AMD FX-8300

Intel Core i5-6400. Самый дешевый четырехъядерник Intel, который можно разгонять. При должном везении этот «камень» спокойно заработает на вполне стабильных 4-4,3 ГГц. Для дома такого быстродействия хватит с запасом. Напомню, что первоначально оверклокинг в массах появился именно как средство экономии денежных средств. Пользователь брал менее дорогой центральный процессор и на свой страх и риск превращал его в более производительную модель. Но на фоне популярности разгона маркетологи компьютерных компаний с чего-то вдруг решили превратить эту затею в спорт, а также в занятие исключительно для обеспеченных людей. Зачем богачу оверклокинг?

Intel Core i5-6400
Intel Core i5-6400

Поделиться:
Увидел опечатку? Выдели текст и нажми Ctrl+Enter
Мобильное приложение