Während des europäischen OIP-Forums enthüllte TSMC einige interessante Details über die Vorteile des A14-Knotens in Bezug auf Leistungssteigerung, Energieeffizienz und Transistordichte, zeigte aber auch, wie sich der A14 in einigen Bereichen im Vergleich zum N7 von 2018 verbessern wird, wenn er 2028 auf den Markt kommt.
Wie üblich, wenn ein Knoten aufgerüstet wird, gibt jeder Hersteller zunächst ungefähre Zahlen auf der Grundlage von Simulationen an, wie viel Verbesserung der neue Knoten im Vergleich zum vorherigen Knoten bringen wird - und das war beim A14 der Fall. In der ersten Runde wurde berichtet, dass im Vergleich zu N2 eine Leistungssteigerung von 10-15 % bei gleicher Transistordichte, eine Senkung des Stromverbrauchs um 25-30 % bei gleichen Taktraten und eine Steigerung der Transistordichte um 20 % bei gemischten Chips zu erwarten sei. Die ursprünglichen Zahlen werden häufig auf der Grundlage der später im Entwicklungsprozess gewonnenen Erfahrungen angepasst oder verfeinert.
Für den A14 ist nach jüngsten Informationen eine Leistungssteigerung von 16 % bei gleicher Komplexität und gleichem Stromverbrauch möglich, während bei gleicher Taktfrequenz und Komplexität eine Senkung des Stromverbrauchs um 27 % zu erwarten ist. Die endgültigen Zahlen werden natürlich vom Design des Chips abhängen und können durch verschiedene Software zur Optimierung des Designs noch leicht verbessert werden. Der A14 wird also in Bezug auf die Leistung etwas besser sein als erwartet, aber in Bezug auf die Energieeffizienz wird er etwa im Mittelfeld des Bereichs liegen, den TSMC zuvor angekündigt hat.
Interessanterweise hat das Unternehmen auch gezeigt, wie sich seine Knotenpunkte in den letzten zehn Jahren in Bezug auf Energieeffizienz und Leistung verbessert haben, was darauf hindeutet, dass das Mooresche Gesetz noch immer gültig ist, auch wenn es sich etwas verlangsamt und einige Schwierigkeiten aufweist. Die Diagramme sind recht interessant, aber sie zeigen nur die Hauptknoten und nicht deren Verbesserungen, obwohl es interessant wäre, zu sehen, wie viel Verbesserung die spezifischen Verbesserungen, die zwischen den großen Knoten kommen, zum Gesamtbild beitragen.
Aus der Sicht von TSMC ist die Quintessenz, dass vom N7 aus dem Jahr 2018 bis zum A14, der 2028 auf den Markt kommt, insgesamt eine 4,2-fache Verbesserung der Energieeffizienz erreicht wurde, während die Leistung um den Faktor 1,83 gesteigert werden konnte. Dies ist ein weiteres hervorragendes Beispiel für die Konzentration auf die Verbesserung der Energieeffizienz, die zu einer Senkung des Verbrauchs um etwa 30 % bei den wichtigsten Knotenpunkten geführt hat, während die Leistung um 15-18 % gestiegen ist.
Weitere Verbesserungen lassen sich durch die Optimierung des Chipdesigns erzielen, beispielsweise mit DSO.ai von Synopsys oder Cerebrus AI Studio von Cadence, das bei der optimalen Platzierung von Bauteilen, dem optimalen Design der leitenden Schichten und anderen Aufgaben zur Verbesserung der Energieeffizienz helfen kann. Im Beispiel von TSMC zeigte die APR-Funktion (Automated Place-and-Route), die bei der Optimierung der Bauteilplatzierung hilft, eine Verringerung des Stromverbrauchs um 5 %, während die Feinabstimmung des Designs der Metallschichten zu einer weiteren Verbesserung um 2 % führte, was bedeutet, dass die Software die Energieeffizienz um 7 % über das hinaus verbesserte, was die Streifenbreite der Vorgängergeneration bot.
Dies zeigt auch, dass es neben der Verbesserung der Streifenbreite auch sehr wichtig ist, die Software zu verbessern, die bei der Entwicklung der Chips hilft, und die jetzt KI zur Optimierung der technischen Entwürfe einsetzt, und dies sehr erfolgreich, wie oben gezeigt.
