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在第一款40nm GPU的制造上,ATI采用了所能承受的最大尺寸芯片设计,也就是RV740(Radeon HD 4770):
ATI于2009年4月发布的第一款40nm产品ATI Radeon HD 4770
相反,NVIDIA则选取了小芯片设计来试水40nm制程。RV740芯片面积为137平方毫米,而NVIDIA的第一批40nm GPU产品G210和GT220的大小则分别为57平方毫米和100平方毫米。在发布的最初几个月内NVIDIA仅向OEM厂商出货,想必这其中G210的比重更大吧。直到GeForce GT 240发布,NVIDIA的40nm芯片的大小才与RV740相同。GT240是在2009年11月发布的,而Radeon HD 4770(RV740)则在2009年4月就已经发布,比GT240整整提前了7个月。
当ATI和NVIDIA同时开始将高性能GPU转换到40nm制程时,ATI已经拥有很多经验了,而且更清楚台积电在此制程上的一些问题。
ATI图形工程部副总裁王启尚很早就开始担心台积电的40nm制程问题,在RV740进行设计时他曾致电Carrell,告知了自己的疑虑。王启尚担心制造工艺中金属加工处理方面的不成熟会导致连接(via)出现质量问题,连接是芯片上不同金属层之间的微小连接物。40nm制程中的这种故障率非常高,足以影响采用该制程的产品进行量产。即使连接不发生完全故障,它的质量问题也会导致信号质量变低。
对于台积电40nm制程的另一个担心是晶体管规模的差异度方面,王启尚尤为担心晶体管通道长度在制造上的差异,他认为,台积电的40nm制程在这方面无法满足ATI的需求。
台积电虽然向ATI保证晶体管通道长度之间的差异会很小,但是Carrell和王启尚仍然十分担心,不过也无能为力。
连接问题很容易解决(当然代价也不低),王启尚决定将RV740的连接数翻倍,凡是两个金属层之间均采用两个连接。这会使得芯片变大,但是总比它无法工作好。
台积电开始制造第一批RV740芯片。当芯片拿回来后ATI发现它们工作时的温度超出了预期,在ATI预料之外的还有严重的漏电现象。
工程人员立即开始了找寻解决问题的办法,他们将芯片逐一拆分,没用多长时间就发现了问题所在,原来是晶体管通道差异度超出了界限。设计人员最终找到了一个办法,通过改变RV740的设计来解决了大部分的漏电问题。然而,性能仍然是个很大的问题,由于花费了太多时间去修复这些问题,RV740几乎成为一款失败的产品。
也正因为此,RV740为ATI带来了极大的贡献。它充当了清道夫的角色,为Cypress以及Evergreen其它产品的成功扫清了障碍。
NVIDIA会重蹈ATI在RV740上的覆辙吗?这很难说。不过很多人都认为在40nm制程方面NVIDIA不如ATI经验丰富。去年12月份,NVIDIA公开抨击了台积电,并要求他们实现零连接缺陷率。
很多Fermi的传言也证实,NVIDIA遭遇了和ATI RV740相同的问题:低良品率、芯片过热、时钟频率无法达到预期目标,当然我们还没有见到任何GF100,所以这些也只能当做传言来听。
当我询问NVIDIA为什么Fermi会姗姗来迟时,他们把原因归咎于部分架构问题,而不是制造方面的问题。如果Fermi的延期是NVIDIA向台积电40nm制程交的学费,相信其下一代产品的发布会更加顺利些。
我并不是说台积电不懂得制造,只是在向40nm制程迈进时这一步跨地有些大:
你可能还记得,在讨论Cypress的时候Carrell曾认为台积电的40nm制程并不便宜,但是当时很多人,不论是在ATI还是NVIDIA,都不相信这种说法。我问Carrell为什么他能知道这个,他回答说这是多年来的经验,并讲述了很多内容,但是这些我不能在此公开。
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