另类的蓝色巨人心脏,GF为制造IBM z14大型机CPU使用14HP工艺

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所属分类:PC
摘要

GlobalFoundries在本周早些时候宣布推出新的半导体定制技术,用于制造IBM的大型机z14系统中的CPU,GlobalFoundries的14HP(14nm,高性能)工艺使用了FinFET和SOI(硅绝缘)技术,是IBM
z14系统CPU的最佳选择,因为使用该技术制造的CPU具有小体积和高频率两个特点。

GlobalFoundries在本周早些时候宣布推出新的半导体定制技术,用于制造IBM的大型机z14系统中的CPU,GlobalFoundries的14HP(14nm,高性能)工艺使用了FinFET和SOI(硅绝缘)技术,是IBM
z14系统CPU的最佳选择,因为使用该技术制造的CPU具有小体积和高频率两个特点。

另类的蓝色巨人心脏,GF为制造IBM z14大型机CPU使用14HP工艺

GlobalFoundries当初承接来自IBM的半导体业务时,IBM要求GlobalFoundries在2014年至2024年期间为IBM服务器CPU开发定制工艺,涉及多个节点。最初两家公司谈及了定制的22nm,14nm和10nm工艺技术,但在最新公告中,他们只提到了10年的独家供应协议,却没有公布工艺制程。据悉GlobalFoundries将直接跳过定制10nm制程,转而使用定制7nm制程。

我们现在来谈一下IBM的z14大型机,以及为什么IBM要使用定制的14HP工艺来打造z14上的处理器。首先IBM的Z系列大型机是7x24小时不间断工作的,而且处理的都是一些关键任务,比如信用卡处理,IBM
z系列大型机上的CPU在架构,功能和物理布局设计上都是独一无二的,有别于我们常见的AMD和Intel处理器。每个IBM
z14刀片式主机内都有6个CPU(IBM称其为CP),每个CP处理器上都有L2和L3,以及具有L4缓存负责系统控制的互联芯片(IBM称其为SC)。每个CP由61亿个晶体管组成,频率5.2GHz,10核心设计,每个核心有6MB
L2(2MB指令,4MB数据)和共享的128MB
L3。而系统控制(SC)芯片有97亿个晶体管,672MB的L4缓存,保证CPU之间的一致性。CP和SC的设计都非常复杂,但14HP技术可以将芯片规模缩小。

在2000年,IBM首次用SOI来制造代号为“Istar”的PowerPC-AS
CPU,之后AMD和其他公司都用上SOI技术打造高性能处理器。使用SOI工艺可以让CPU的频率更高,但功耗却不会随之大幅提升,但使用SOI技术的圆晶成本比较高,这是GlobalFoundries
14HP必须解决的问题。

GlobalFoundries表示,他们从Fab 8工厂中累积的14nm
FinFET制造经验将应用到14HP工艺技术上,但并没明确表示14HP是基于14nm LPP工艺。和GlobalFoundries自家的14nm
LPP工艺相比,14HP最多可以支持17层设计(12nm LPP和14nm LPP都是13层),设计库可达12T,来自ASML公司的TWINSCAN
NXT光刻平台将负责生产这些14HP定制芯片。

另类的蓝色巨人心脏,GF为制造IBM z14大型机CPU使用14HP工艺
图片来自AnandTech

GlobalFoundries并没有披露太多14HP工艺的具体细节,不过这也很正常,毕竟只有一个客户使用这种工艺,而IBM自己也不想分享这款处理器的设计细节。