2018年12月24日 | Power处理器将陷入困境 IBM豪赌三星晶圆厂

2018-12-24 来源：半导体行业观察

今年8月，当Globalfoundries决定停止开发和推出7nm浸没式光刻技术和极紫外光刻技术后，似乎Globalfoundries位于纽约、马耳他的最先进的晶圆厂的第二大服务器芯片客户IBM（仅次于AMD）未来的Power处理器将陷入困境。

但AMD的情况从未如此，AMD正从Globalfoundries转向台积电，生产下一代“罗马”Epyc处理器。正如我们所怀疑的那样，IBM与当今数据中心领域的大多数服务器、网络和定制ASIC芯片制造商一样，并没有选择台积电，而是选择了长期的芯片研发合作伙伴三星的晶圆厂。

我们当时说过，你并不需要一台超级计算机运行机器学习推理来解决这个问题。四年前，蓝色巨人IBM停止了自己的制造业务，它给Globalfoundries倒贴15亿美元把IBM微电子事业部出售给Globalfoundries。当时，IBM还致力于让前AMD的内部代工厂接管其在纽约东费什基尔的代工厂，继续生产基于22nm工艺的Power8和Power8’芯片，这些工艺由IBM开发，并由GlobalFordries继续完善。东费什基尔代工厂正在从2010年生产Power7芯片所用的45nm设备和工艺，以及2012年生产Power7+所用的32nm工艺迁移到新工艺。

（顺便说一下，“’”是一个主要标志，表明了Power处理器中I/O和可能的内存子系统的变化；它不同于“+”，“+”意味着工艺或架构的变化，亦或两者兼而有之，但与有很大变化的主版本号相差甚远。）GlobalFoundries还接管了IBM System z大型机处理器的制造，这些处理器与Power芯片线有一些共同的元素，但有不同的指令集、内存和I/O体系结构。

值得注意的是，我们曾经在2015年8月发现了Power芯片路线图，IBM在2018年初更具体地谈到了这张路线图，要求Globalfoundries制造IBM未来的Power10处理器，在2021年至2022年期间，Power10处理器很有可能安装在美国一百万兆级别、甚至二百万兆级别超级计算机系统中。

2015年的预期是，Power10芯片将在Globalfoundries使用10nm工艺制造，而不是7nm晶体管栅极结构。请看:

在我们写这篇文章的时候，上面的这个路线图并不是公开的。在今年早些时候的OpenPower峰会上，IBM发布了一个路线图，其中更深入地介绍了从Power7到Power10的哪些显著特征是重要的，并暗示了处理器和系统的体系结构会如何变化：

你会注意到，Power10那一栏只承诺了“新的微体系结构”和“新技术”，并没有给出用于制造晶体管的工艺的精确尺寸。它既没有提到10nm，也没有提到7nm，我们认为这是因为IBM对7nm工艺节点的产量没有很高的信心（尽管马耳他的晶圆厂采用了双管齐下的方法来实现7nm）或是因为其他芯片设计者承诺使用Globalfoundries的10纳米工艺，却又因为过去几年中全力押宝7nm而被取消。

IBM和Globalfoundries最初的协议是从2014年到2024年，一直持续到10nm节点。这也是为什么蓝色巨人斥资15亿美元让IBM微电子退出其收入来源的原因之一。2014年，IBM在佛蒙特州和纽约的晶圆厂以47亿美元销账。但如果你算上将于2019年推出的基于Globalfoundries的14nm处理器的Power9'处理器升级版，这笔交易只维持了5年。Power9'预计将增强I/O和内存电路，就像后续的Power8'在Power8设计中添加了NVLink支持一样。

在我们看到的一些路线图中，IBM计划在2019年至2020年之间的某个时间使用10nm工艺将Power10的内核加倍至每单块芯片48个，然后迁移到7nm，让Power11拥有更多的内核。对于每一个服务器芯片制造商来说，芯片制造节点都变得越来越难，这对路线图造成了严重破坏。

三星的选择显而易见。三星是世界上最大的半导体制造公司，甚至比英特尔还大，它为智能手机、平板电脑和其他嵌入式设备制造自己的ARM处理器，甚至在某个时候还考虑过制造ARM服务器芯片。在过去15年中，三星与IBM建立了芯片制造和设计合作伙伴关系，其中一些显著的成就是早在2008年就首次在代工制造领域实现了高k/金属栅极晶体管，最初用于32nm工艺，其中的一个原因是，这种工艺能够比45nm工艺的性能提高大约35％，功耗降低30％-50％。早在2015年7月，IBM、Globalfoundries和三星通过纽约州立大学理工学院的芯片研究中心合作，展示了7nm硅锗沟道晶体管，并使用了EUV光刻技术，从理论上讲，这种技术可以在一个芯片上容纳200亿个晶体管。

三星别无选择，只能像英特尔那样，投资晶圆技术和实施这些技术的代工厂，因为台积电（另一家从事7nm制造的晶圆厂，也是迄今在代工竞争中显而易见的赢家）无法吸收英特尔或三星的产量。三星正在使用EUV光刻技术达到7nm，台积电最初使用传统的浸入式光刻技术来达到7nm，但很快就会转向EUV技术，三星将在2020年初开始用EUV技术生产。

IBM认知系统部门的高级副总裁Bob Picciano对The Next Platform说：“我们希望我们能够按照我们最初计划的2021年末或2022年初让7nm产品系列进入市场。这一点没有改变，我们能够保持我们的路线图，并保持我们的客户期望的时间表。我们非常了解三星在一些不同领域的业务，这给了三星一个很好的机会在代工行业建立新的竞争力。”

顺便说一句，下一代IBM大型机处理器（大概称为Z15）将采用与Power9'芯片相同的Globalfoundries的升级版14nm工艺，后续的Z16大型机处理器将基于Power10芯片使用的三星的7nm工艺。

IBM Power处理器

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