5-nm-Fertigung bei TSMC: 84 Prozent mehr Transistoren auf gleicher Fläche

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5-nm-Fertigung bei TSMC: 84 Prozent mehr Transistoren auf gleicher Fläche (1)
Quelle: Wikichips

Sofern das Coronavirus und seine Folgen auf die Wirtschaft die Produktion nicht verzögern, geht TSMCs 5-nm-Prozess wohl noch im zweiten Quartal 2020 in die Massenfertigung. Im Vergleich zum 7-nm-Verfahren sollen dort 84 Prozent mehr Transistoren bei gleicher Fläche untergebracht werden.

Während Intels 10-nm-Produktion zwar läuft, aber strauchelt, im Desktop-Markt sogar 2021 noch 14-nm-Produkte neu veröffentlicht werden könnten, befindet man sich bei Auftragsfertiger TSMC offenbar weiterhin im Fahrplan. Offen ist, ob die wirtschaftlichen Folgen des Coronavirus den Taiwanern nicht doch noch einen Strich durch die Rechnung machen. Falls nicht, sollte der 5-nm-Prozess im zweiten Quartal 2020 in die Massenproduktion gehen. In der Risikoproduktion befindet sich das Verfahren bereits seit vergangenen Mai.

Welchen Fortschritt der Wechsel auf das 5-nm-Verfahren im Detail bedeutet, haben die Kollegen von Wikichips in einem interessanten Hintergrundartikel aufbereitet. Demnach käme der Prozess auf 171,3 Millionen Transistoren pro Quadratmillimeter. Das kommt, wenn man großzügig rundet, fast einer Verdopplung gleich. Bei der derzeit noch gängigen 7-nm-Fertigung sollen es "lediglich" 91,2 Millionen Transistoren pro Quadratmillimeter sein. Der Schritt vom 5- auf den 7-nm-Prozess entspricht folglich einem Skalierungsfaktor von 1,84.

TSMC hält Fahrpläne ein

Aufschlussreich ist auch der Vergleich mit älteren Verfahren. 2017 brachte man im 10-nm-Node noch 52,51 Millionen Transistoren auf die gleiche Fläche unter, zwei Jahre zuvor, beim 16-nm-Prozess, lag der Wert laut Wikichips bei 28,88 MTr/mm². Wie reibungslos TSMC der Wechsel auf neue Verfahren gelingt, ist durchaus bemerkenswert. Mit der 5-nm-Produktion dürfte man sogar Samsung die Rücklichter zeigen. Die Südkoreaner arbeiten zwar ebenfalls an einem 5-nm-Ansatz. Allerdings kann man die Prozesse nicht herstellerübergreifend gleichsetzen, da die vermeintlichen Strukturgrößen im Namen eher Marketing-Charakter haben. So handelt es sich bei Samsung 5-nm-Prozesses bloß um ein optimiertes 7-nm-Verfahren.

Mehr zum Thema: 10 Nanometer nicht so produktiv: Intel will bis 2021 wieder auf der Höhe der Zeit sein

Intels 7-nm-Prozess könnte es theoretisch mit TSMCs 5-nm-Ansatz aufnehmen. Die Amerikaner werden es allerdings nicht vor Ende 2021 in Stellung bringen. Trotz dieses Vorsprungs glaubt Intel, erst gleichzuziehen und mit 5 Nanometern wieder eine Führungsrolle beanspruchen zu können. Derweil forscht man bei TSMC an der 3-nm-Fertigung. Diese Chips sollen wie die 5-nm-Modelle in der gerade erst errichteten Fab18 vom Band laufen. Dazu werden aktuell weitere Kapazitäten und neue Mitarbeiter erschlossen.

Sowohl TSMCs 5- und 3-nm-Verfahren als auch Intels 7-nm-Prozess setzen auf EUV-Lithografie. TSMC nutzt ultraviolettes Licht schon beim optimierten "N7+" für die Belichtung einzelner Schichten, während bei den gängigeren Ausbaustufen des 7-nm-Verfahrens, N7 und N7P, noch vollständig Immersionslithografie, kurz DUV, zum Einsatz kommt.

Quelle: Wikichips

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    • Kommentare (28)

      Zur Diskussion im Forum
      • Von Zappaesk Volt-Modder(in)
        AW: 5-nm-Fertigung bei TSMC: 84 Prozent mehr Transistoren auf gleicher Fläche

        Zitat von fotoman
        Der Gaming-Sektor ist finanziell die treibende Kraft. Bis ein "normaler" Heimanwender ohne Gaming seinen PC aktualisiert, muss schon einiges passieren. Da brauche ich mir nur meine Kollegen anzusehen, die alle irgendwo im IT-Bereich arbeiten.
        Ist das so? Gibts dafür Belege oder ist das aus dem Bauch heraus geschrieben.

        Ich denke der Heimanwender ohne Gaming hat meist entweder gar keinen PC mehr oder einen sehr alten. In beiden Fällen ist das jedenfalls ein sehr kleiner Markt generell. Da dürften Gaminganwender schon in der Überzahl sein. Allerdings dürfte es obendrein nochmals erheblich mehr gewerbliche Anwender geben. Die sind eher die treibende Kraft hinter der Entwicklung! In diesem Bereich sind dann meist stromsparende, meist mobile Lösungen gefragt oder maximale Leistung für irgendwelche Workstations. Zumindest erstere der beiden Anwendungen dürfte - gefühlt - erheblich größer sein als der Markt der Heimanwender.
      • Von Zappaesk Volt-Modder(in)
        AW: 5-nm-Fertigung bei TSMC: 84 Prozent mehr Transistoren auf gleicher Fläche

        Zitat von fotoman
        Der Gaming-Sektor ist finanziell die treibende Kraft. Bis ein "normaler" Heimanwender ohne Gaming seinen PC aktualisiert, muss schon einiges passieren. Da brauche ich mir nur meine Kollegen anzusehen, die alle irgendwo im IT-Bereich arbeiten.
        Ist das so? Gibts dafür Belege oder ist das aus dem Bauch heraus geschrieben.

        Ich denke der Heimanwender ohne Gaming hat meist entweder gar keinen PC mehr oder einen sehr alten. In beiden Fällen ist das jedenfalls ein sehr kleiner Markt generell. Da dürften Gaminganwender schon in der Überzahl sein. Allerdings dürfte es obendrein nochmals erheblich mehr gewerbliche Anwender geben. Die sind eher die treibende Kraft hinter der Entwicklung! In diesem Bereich sind dann meist stromsparende, meist mobile Lösungen gefragt oder maximale Leistung für irgendwelche Workstations. Zumindest erstere der beiden Anwendungen dürfte - gefühlt - erheblich größer sein als der Markt der Heimanwender.
      • Von fotoman Volt-Modder(in)
        AW: 5-nm-Fertigung bei TSMC: 84 Prozent mehr Transistoren auf gleicher Fläche

        Zitat von BigBoymann
        Daher würde ein 8 Core CCX das ganze recht unabhängig vom Speicher halten können und ich glaube schon, dass die Gameperformance deutliche Zuwächse generieren könnte. Aber klar, ich kann es nicht belegen.
        Wenn die Kerne keine/kaum Daten brauchen und damit die den paar MB des Caches genügen mag das so sein. Wenn man aber nun gar Aufgaben von der GPU zurück holen möchte oder andere zusätzlich implementiert (z.B. erheblich ausgeweitete KI), dann brauchen auch diese Threads Daten.

        Zitat von BigBoymann
        Ich hab nie von einer 500EUR CPU gesprochen, bin eher so der "preisbewusste" Käufer der aber ungern auf Leistung verzichtet.
        Glaubst Du, das eine 16+16 oder gar 32+32 Kern CPU in den nächsten 3-4 Jahren nur auf Grund von 5nm Produktion für erheblich weniger wie 500€ kaufbar sein wird? Ich galube derzeit eher nicht daran, womit es gerade für diese Käufer mehr Sinn macht, die steigenden Transistorzahlen in anderes wie noch mehr Kerne zu investieren.

        Zitat von BigBoymann
        Also so klassisch 3600X doer vieleicht auch mal 3700X Käufer. Klar hätte ich nix dagegen 5 Jahre keine neue zu kaufen, das impliziert mir aber, dass es kein Leistungsplus gibt und das finde ich dann doof!
        Bei mir gäbe es für Anwendungen den Leistungpluss nach gut einem Jahr (i9-9900K auf 3950X). Allerdings krankt der i9 bei mir überwiegend an der "lahmen" Speicheranbindung. Wo bei 4+4 Kernen die CPU der limitierende Faktor z.B. bei vielen VMs war, scheint es nun der Hauptspeicher zu sein.

        Für mich hat sich das Upgrade auf den i9 erst nach gut 7 Jahren gelohnt. Ohne die neue Kamera hätte es der i7-2600K sicher noch ein paar Jahre getan. Leisutngplus bei CPUs gab es in der Zeit genügend, auch für die paar von mir genutzten Programme, die mit 8+8 oder u.U. auch mehr Kernen irgendwie umgehen können.

        Zitat von BigBoymann
        Gerne wiederhole ich hier immer, das Gaming am PC ein sehr kleiner Markt ist und der Mittelpunkt ist der Anwendungssektor.
        Der Gaming-Sektor ist finanziell die treibende Kraft. Bis ein "normaler" Heimanwender ohne Gaming seinen PC aktualisiert, muss schon einiges passieren. Da brauche ich mir nur meine Kollegen anzusehen, die alle irgendwo im IT-Bereich arbeiten.

        Vor allem gibt es im Heimbereich viel zu wenige Applikationen, die wirklich von vielen Kernen profitieren. Wer hundderte Bilder in Lightroom importiert, muss diese erst einmal von der Speicherkarte in den PC bekommen. Selbst bei 300 MB/s Lesedatenrate sind das nur 4-8 Bilder/s. Da bringt es einem überhaupt nichts, wenn die CPU 32 oder gar 64 Bilder parallel bearbeiten könnte, mehr wie 1-2 Sekunden benötigt LR nicht für ein Bild auf einer CPU mit guter IPC.

        Wenn man dort nicht ständig Videokonvertierung auf der CPU betreibt, lässt man den Rechner halt man nachts durchlaufen. Und ob meine monatliche 7zip-Komprimierung 20 Minuten oder 60 Minuten benötigt, ist mir auch völlig egal.

        Zitat von BigBoymann
        Vor allem sieht man schön, dass der 3990X abkackt, da der Windows Scheduler mit den ganzen Kernen nicht klar kommt.
        Nein, Windows nutzt ein "eigenwilliges" Konzept und unterteilt CPUs in Prozessor Groups mit jeweils 64 Threads. Kennt die Software dies nicht, dann kann sie max. 64 Threads nutzen. Blender ist z.B. mit der neuen Version gemäß Heise/C't 05/2020 auf dem 3990X ca. 39% schneller wie auf dem 3970X oder fast dreimal so schnell wie auf einem i9-10980XE.

        Zitat von BigBoymann
        Wobei dann für mich noch als Frage hinterherkommen würde, ist die variable denn die "bessere" Wahl?
        Wenn es um maximale Bildqualität bei minimaler Dateigröße geht, dann ist VBR besser. Wer einen konstanten Datentrom benötigt, der niemals über eine gewisse Datenrate hinaus geht und trotzdem die bei dieser Datenrate max. mögliche Qualität möchte, ist mit CBR vermutlch besser bedient.
      • Von BigBoymann BIOS-Overclocker(in)
        AW: 5-nm-Fertigung bei TSMC: 84 Prozent mehr Transistoren auf gleicher Fläche

        Zitat von Prozessorarchitektur
        ja
        Das bedeutet das. Das lässt sich perfekt aufteilen
        Ist das mit einer variablen Bitrate anders? Wobei dann für mich noch als Frage hinterherkommen würde, ist die variable denn die "bessere" Wahl?
      • Von Prozessorarchitektur Lötkolbengott/-göttin
        AW: 5-nm-Fertigung bei TSMC: 84 Prozent mehr Transistoren auf gleicher Fläche

        ja
        Das bedeutet das. Das lässt sich perfekt aufteilen
      • Von BigBoymann BIOS-Overclocker(in)
        AW: 5-nm-Fertigung bei TSMC: 84 Prozent mehr Transistoren auf gleicher Fläche

        Zitat von Prozessorarchitektur
        Die test sind immer mit cbr
        Bedeutet was? CBR = Constant Bit Rate?
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