¿Cómo son los 8 nm de Samsung para los chips NVIDIA Ampere?

¿Cómo son los 8 nm de Samsung para los chips NVIDIA Ampere?

Javier López

Desde hace más de un año llevamos comentando los movimientos extraños de NVIDIA con TSMC y Samsung, y finalmente tras el golpe de AMD con los taiwaneses los coreanos han sido los elegidos para dar vida a los chips de la última arquitectura de los verdes. ¿Cómo son los 8 nm de Samsung y qué ventajas e inconvenientes tienen? ¿Es lo más óptimo para unas GPUs tan novedosas?

Quizás lo más curioso visto el salto de Samsung para acelerar la tecnología EUV es precisamente que su último y más avanzado nodo disponible para sus clientes no obtiene esta revolucionaria tecnología. De hecho, serán los 7 nm de la compañía los que estrenen proceso de grabación basado en ultravioleta, por lo que estos 8 nm siguen todavía en DUV.

Una complejidad de patrones que permite diseños más flexibles

Samsung 8 nm LPP

La pregunta más obvia sería la más pertinente, ¿cómo de avanzados son estos 8 nm? Partiremos de la base de que Samsung usa los mismos patrones que en su nodo de 10 nm, por lo que estamos hablando de una evolución natural más que de un nodo revolucionario.

De hecho, el fin pitch ha sido reducido hasta los 42 nm, el Gate Pitch a 64 nm y el Mx a 44 nm, por lo tanto, solo hay mejora en Gate Pitch y Mx y por la mínima (4 nm en ambos casos). Debido a estas métricas, Samsung es capaz de introducir menos fins en menor espacio, logrando supuestamente hasta un 15% del área lógica frente a 10 nm.

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Con ello, la densidad para este nuevo proceso litográfico se ha seteado en 61,2 MTr/mm2, siendo las celdas de mayor densidad de la compañía antes de dar el salto definitivo a EUV. Te estarás preguntando si esto es mucho o poco comparado con los 7 nm de TSMC, bueno, digamos que es bastante menos denso de lo esperado, ya que su competidor logra 91,20 millones de transistores por milímetro cuadrado, o lo que es igual, es un 49% menos denso y por lo tanto NVIDIA no podrá desplegar todo su potencial como sí lo hace con las GPU Ampere para HPC.

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Dicho de otro modo, Ampere para gaming tiene un proceso litográfico mucho menos avanzado que el de AMD, es bastante menos denso y menos eficiente energéticamente, por lo que AMD con RDNA2 tiene una oportunidad inmejorable para golpear a NVIDIA.

Entonces, ¿qué tiene de bueno dicho proceso litográfico de Samsung a 8 nm?

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Lo primero que debemos mencionar aquí es que, aunque sea menos denso que su rival, Samsung ha logrado varios hitos para ser transistores FinFET. El primero es lo que llaman contacto híbrido, un método que se basa en el uso del silicio junto con el germanio al más puro estilo Intel. Con ello y tras las optimizaciones en nFET se ha logrado reducir la resistencia al voltaje en las gates en aproximadamente un 15%.

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¿Qué quiere decir esto? Pues que reducir la resistencia al voltaje influye lógicamente en menos pérdidas de energía y con ello una mejor eficiencia y control más exhaustivo del voltaje, a la vez que tolerancias más bajas. Por lo tanto, estos 8 nm consiguen reducir la energía consumida sobre un 7-10%.

La compañía sin embargo no ha deslizado datos sobre la mejora del rendimiento, ya sea en frecuencias o en consumos a misma frecuencia, principalmente porque este proceso litográfico tiene la particularidad de que solo iba a ser empleado en su versión LOW POWER, hasta que NVIDIA intervino y se diseñó la variante de alto rendimiento para Ampere Gaming.

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No es de extrañar que NVIDIA no quiera perder el contacto con TSMC, ya que de no ser por sus 7 nm las A100 no habrían visto la luz con el rendimiento que ofrecen, y lo que al mismo tiempo quiere decir que los de Huang tienen mucho margen de mejora de dar en el futuro con un nodo TOP y dejar así atrás el Samsung 8 nm.