제 2 세대의 16 / 14nm FinFET 프로세스 A10

　Apple에서 16 / 14nm 프로세스의 "Apple A9"모바일 SoC (System on a Chip)을 탑재 한 'iPhone SE'가 등장했다. iPhone SE의 A9 칩은 iPhone 6s / 6s Plus의 A9과 거의 같은 것으로 전망되고있다. A9는 FinFET 3D 트랜지스터에 의한 전력 효율이 강점이지만, 그것도 다르지 않다. SoC가 크게 바뀌는 것은 다음 세대 iPhone 7 세대가되고 나서이다.

　SoC의 번호 규칙에서 "Apple A10 '이 될 것으로 예측된​​다 iPhone 7 세대 SoC는 칩 자체는 16 / 14nm FinFET 공정 노드에 머문다. 그러나 GPU 아키텍처를 비롯한 다양한 확장을 가하면 예상되고있다. 특히 주목 받고있는 것은, 패키지 기술이다. "Fan-Out (팬 아웃) '패키지 기술을 A10에 사용하면 iPhone을 더욱 얇게 할 가능성이 높다고 소문이있다.

　또한 공정 기술도 같은 16 / 14nm 세대에서도 프로세스의 내용이 달라진다. 현재 A9 프로세서는 16 / 14nm 프로세스 세대의 초기 생산 과정 이었지만, A10은 성능 강화판 프로세스에 바뀌는 것은 확실하다. 트랜지스터 성능을 높이는 것으로, 셀 라이브러리 등의 변경이 가능하며, 칩의 성능이 오르는뿐만 아니라 칩을 소형화하고, 칩에 더 많은 기능을 탑재 할 수있게된다. 즉, SoC 아키텍처를 확장 할 수있게된다.

　Apple은 A9의 생산을 2 개소의 파운드리에 분산시키고 있으며, TSMC의 "16FF"고 Samsung의 "14LPE"프로세스를 사용했다. 현재 TSMC와 Samsung / GLOBALFOUNDRIES 연합의 모두 2 세대 16 / 14nm 공정의 생산에 들어있다. TSMC의 "16FF +"라고 Samsung / GLOBALFOUNDRIES의 "14LPP"프로세스이다. 모두 초기 생산 프로세스보다 성능을 높인 버전이다.

　덧붙여서, A9처럼 두 파운드리 생산을 분산하는 것은 현재는 엄청난 비용과 노력이 소요되므로 일반적이지 않다. 따라서 A10는 TSMC 하나에 생산이 좁혀 질 것으로 예상된다. TSMC에서 제조하는 경우는 거의 확실히 16FF + 과정이 될 것이다. TSMC의 16nm 공정은 상대적으로 고성능 GL 상대적으로 저전력 LL의 2 계열이있다. 16FF +하지만 두 계열은 평행하고 "16FFGL + '와'16FFLL +"가된다. A10에 사용된다면 16FFLL + 프로세스 추측된다.

ARM의 ARM Tech Symposia에서 나타난 16FFLL + 프로세스 옵션 및 응용 프로그램

패키지 기술을 크게 혁신 할 가능성이 A10

　Apple이 A10에서 채용하는 것으로 알려져있는 패키지 기술은 "Fan-Out Wafer Level Package (FO-WLP) '기술의 일종. 일반적인 SoC 및 프로세서 패키지는 다이의 범프를 칩 패키지의 범프에 배포하는 데 유기농 기판을 사용하고있다. 반면 FO-WLP는 유기 기판을 사용하지 않고 얇은 "Redistribution Layer (RDL)"를 사용한다. 칩 스케일 패키지와 달리 핀 수가 많은 패키지 크기가 다이 크기보다 큰 칩에도 사용할 수있는 것이 특징이다.

　FO-WLP는 사이에 들어가는 유기 기판이 없어지는만큼, 패키지의 두께 (Z 하이트)가 얇아진다. 또한 저항을 줄이고 I / O 성능이 높아 소비 전력도 줄일 수있다.

ASM Pacific Technology에 따르면 FO-WLP 기술의 설명

 

 

 

　Apple이 A10 제조 위탁을 행한다고 볼 수있다 TSMC는 "InFO WLP (Integrated Fan-Out Wafer-Level Package) '라고 부른다 FO-WLP 기술의 제공을 시작하려고하고있다. 이는 TSMC의 인 하이스 패키지 기술이다. TSMC는 InFO-WLP 기술은 20 % 패키지의 두께를 줄이고, 20 % I / O 속도를 끌어 올려 10 %의 열 감소된다고 설명하고있다.

 

 

 

 

 

　iPhone의 Ax 시리즈 SoC는 DRAM과 적층 한 PoP (Package On Package)에 탑재되어있다. SoC의 패키지 위에 DRAM 2 개의 패키지를 거듭 한 구조이다. InFO 기술에서도 DRAM 다이 적층 가능하기 때문에 iPhone 용 SoC에 적용 할 수있다.

 

　Apple의 A10가 TSMC의 InFO 기술을 사용한다는 소문이 파다 한 것은 TMSC가 InFO 기술의 침투에 자신감을 보이기 시작했기 때문이다. 특히 지난해 (2015 년) 10 월의 금융 컨퍼런스 콜에서 TSMC가 2016 년부터 InFO의 대량 생산이 일어나 2016 년 4 분기에는 InFO 관계로 1 억 달러의 매출이되면 발표 한 것으로 , A10 = InFO WLP 설이 유력 해졌다.

 

　또한, 차세대 iPhone이 더욱 슬림화한다는 소문이 돌기 것으로, 더욱 신뢰성이 높아지고오고있다. InFO를 사용하면 iPhone의 박형화의 기술적 인 실현 가능성이 확실하기 때문이다. 이와 같이, iPhone 자체의 소문과 반도체 기술계의 소문 모두가 맞물려 Ax 시리즈의 패키지 쇄신이 신빙성을 띠고왔다.

　그러나 FO-WLP 기술은 단순히 스마트 폰을 슬림화하는 단순히 기술이 아니다. 그뿐만 아니라, 칩 패키지 기술의 대전환이며, 멀티 칩 통합을 비롯한 다양한 가능성을 내포하고있다. 칩 공정 기술은 기존 평면에서 FinFET 3D 트랜지스터로 바뀐만큼 충격이 FO-WLP는 있다고 알려져있다. 만약 Apple이 A10에서 FO​​-WLP을 채용한다고하면 또 다시 Apple이 기술 선구자가된다.

아직 모르는 A11 제조 공정

　내년 (2017 년)의 「iPhone 7s '세대의 SoC "Apple A11'세대의 공정 기술은 아직 보이지 않는 부분이있다. 16 / 14nm 프로세스의 다음은 10nm 프로세스 노드이다. 10nm 양산 시작은 TSMC에서 올해 (2016 년) 4 분기 예정되어있다. 차기 iPhone이 2017 년 여름에 출시한다면 시기적으로 늦지 여부가 미묘하다.

 

　iPhone의 경우는 초기 출하량이 매우 많기 때문에, SoC 생산 재고가 일정량 필요하다. 16 / 14nm 프로세스에서 TSMC와 Samsung의 2 소스로 한 것은이 프로세스 세대의 상승시기에서 1 파운드리에서는 생산량이 늦는 수 있었기 때문으로 추측된다. 2017 년 중반에 10nm에서 iPhone 규모의 제품을 출시하는 것은 이전의 16 / 14nm 프로세스 마찬가지로 위험이있다. 무엇보다, 파운드리에게는 새로운 프로세스를 견인하는 모바일 SoC이므로 가능한 한 Apple의 일정에 동기화 것이다.

 

　물론 이번 마찬가지로 TSMC와 Samsung의 2 소스하는 방법도있다. 하지만 TSMC의 InFo 패키지 기술을 사용하게되면, 패키지 높이를 맞추기 위해 Samsung 또는 GLOBALFOUNDRIES 측에서 생산 칩 패키지 기술도 고려하여야한다.

 

　그러나 A11이든 10nm 프로세스를 사용할 수없는 경우에도 Apple은 개량형 공정 기술의 대안이있다. 그것은 TSMC의 16FFC 프로세스를 사용하는 것이다. 16FFC는 TSMC의 3 세대 16nm 공정에서 저전력과 낮은 다이 면적 (= 비용)을 실현한다. 저전력 프로세스이므로, GPU와 같은 고성능 제품에는 적합하지 않지만, 모바일 SoC의 경우 iPhone 계와 같은 제품 용으로 사용할 수있는 것으로 추측된다. Apple이 A11에 16FFC을 사용할 경우 비용 절감 또는 확장 중 하나를 얻을 수있다.

 

각사의 프로세스 기술 로드맵 
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각사의 프로세스 노드의 크기 비교 
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　이렇게 보면 Apple은 16 / 14nm 공정에 3 세대 3 년 머물렀다으로 동일한 프로세스 노드에서 개선 프로세스를 사용함으로써 점진적으로 SoC를 진화시킬 수있는 것으로 나타났다. 또한 반도체 업체들은 현재 10nm의 다음 7nm 공정의 기술적 인 목표가 섰다고 언급하기 시작했다. 7nm까지 현재의 16 / 14nm 프로세스의 FinFET 기술의 연장으로 갈 전망이다. 즉, 2020 년 ~ 2021 년까지의 프로세스 미세화는 계속이 가능하다.

지금까지의 Ax 시리즈의 확장의 역사 
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　그러나 iPhone 대해 말하기, SoC 아키텍처의 대폭적인 혁신의 속도는 향후 다소 떨어지게된다. iPhone의 Apple A 시리즈 SoC는 2012 년에 32nm의 A6 2013 년에 28nm의 A7 2014 년에 20nm의 A8 2015 년 16 / 14nm의 A9와 1 년 간격으로 프로세스를 미세화 / 개선 밖으로 진화 해왔다. 20nm에서 16 / 14nm 노드의 숫자만큼 축소는하지 않지만, 성능 / 전력이 개선되었다.그러나 앞으로는 프로세스 노드의 전환은 2 ~ 3 년주기가되고, 속도는 느리게한다.

　Apple은 칩의 다이 크기를 크게하여 기능을 증가하는 선택 사항도있다. 그러나 현재 A10 / A10X의 다이 크기는 이미 모바일 SoC로는 크게, 그것도 어렵다. 같은 노드 세대의 프로세스 개선을 통해 아키텍처를 확장 할 수밖에 없다. 10nm 전환에도 이러한 추세는 지속될 것으로 보인다.

 

 

 

Ax 시리즈의 다이 크기의 전이 
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　그런 상황에 있기 때문에 Apple은 향후는 SoC 자체뿐만 아니라 패키지 기술과 메모리 기술 등으로 SoC의 확장을 도모 해 갈 것으로 보인다. 패키지 기술 혁신의 연장 스택 드 메모리도있다.

염가 모델 용 SoC는 발생하지 Apple의 정책

　첨단 반도체 기술을 사용 iPhone. 회사는 iPhone SE와 같은 상대적으로 가격이 저렴한 모델을 위해 낮은 제조 비용의 SoC를 일으킬 생각이없는 것 같다. iPhone SE에 보이는 것은 SoC는 그대로, 3D Touch와 같은 부재 비싼 기술을 떨어 뜨리는 것이 비용 절감이된다는 판단 인 것 같다.

　하이 엔드 모바일 SoC의 비용은 스마트 폰 버전으로 20 달러 대 초반으로 알려져있다. IHS Technology가 발표 한 iPhone SE 비용 견적도 A9 비용은 22 달러이다. iPhone SE를 위해 SoC를 새롭게 일으켜 설계 및 마스크 비용이 들기 때문에 SoC를 그대로 걸기는 합리적인 판단일지도 모른다.

　덧붙여서, Apple은 A5 세대에서는 32nm 프로세스로 축소 된 A5를 초대 iPad mini 등의 염가 머신에 투입했다. 그러나 새로운 프로세스의 비용 절감 비율은 이전보다 낮아지고, 지금은이 방법은 효과가 얇은 것으로 추측된다.