Největší světový výrobce kontraktů na čipy TSMC vykázal ve druhém čtvrtletí letošního roku tržby kolem 20,8 miliardy USD a vytvořil čistý zisk téměř 7,7 miliardy USD. To znamená, že jeho tržby během jednoho roku vzrostly o téměř 33 % a čistý zisk stoupl o 29 %. Ve stejném období přitom tato tchajwanská společnost zákazníkům, jako jsou AMD, Apple, Intel, Nvidia a Qualcomm, dodala pouze o 7,2 % více čipů.
O detailech průmysl mlčí, ale největší nárůst bude pravděpodobně způsoben vyšším podílem generací 5 a 3 nm. To zahrnuje odnože jako N4 a N4P — vylepšené 5nm procesy. Ve 2. čtvrtletí roku 2023 činil podíl 5nm technologie na produkčních tržbách 30 %. O rok později se podíl 5 nm rozrostl na 35 % a objem 3nm čipů narostl na 15 %.
TSMC tedy v současnosti realizuje většinu svých prodejů s 5nm čipy a smluvní výrobce chce údajně zvýšit náklady na 5nm wafer [substrátový disk, tedy základní disk z polovodiče používaný jako substrát, na kterém se mikroobvody vytvářejí — pozn. red.] zhruba o 10 %. Podíl 7nm čipů nyní klesl z 23 na 17 % — ty jsou nyní považovány za levné.
Podzim s novinkami
Intel již potvrdil, že řada procesorů Lunar Lake určená pro notebooky dorazí ve 3. čtvrtletí [uvedení na trh je stanoveno na 3. září 2024 — pozn. red.] a Arrow Lakes pro stolní počítače budou následovat ve 4. čtvrtletí [10. října — pozn. red.].
V souladu s tím by měly být notebooky s CPU (central processing unit) Lunar Lake dostupné v týdnu mezi 17. a 24. zářím. Údajně se objeví pod označením Core Ultra 200V. Podle tradice by se prezentace mohla odehrát na berlínském veletrhu IFA, který se koná od 6. do 10. září.
Intel se posledních několik let snažil vyvážit své aktivity v Asii, zatímco americká vláda prosazovala výrobu polovodičů v USA jako klíčový prvek pro americkou ekonomiku a bezpečnost v kontextu napětí s Čínou.
Připomeňme, že Intel už v roce 2015 přesunul své výrobní operace do Asie a omezil své aktivity na Kostarice, jež představovaly 20 % kostarického exportu. V roce 2020 však továrnu znovu aktivoval s ohlášenou investicí ve výši 350 milionů USD, která nakonec vzrostla na 1 miliardu USD. V roce 2022 pak o 60 % navýšil počet zaměstnanců na téměř 4 000. Intel zde zahájil svou činnost v roce 1997 a nyní je Kostarika již uznávaným centrem výzkumu a globálních služeb.
Montáž a testování polovodičů v Kostarice jsou fází výrobního řetězce, který přichází po výrobě křemíkových waferů, jež Intel vyvíjí v Ohiu. Tato aktivita by se mohla díky dalším investicím oznámeným v posledních měsících v jiných amerických státech zvýšit, a to v důsledku zákona o CHIPS, který byl schválen Kongresem. Pokud ovšem naroste kapacita výroby plátů, je také logické, že firma bude muset zvýšit i montážní kapacitu. A nejbližším bodem k tomu je Kostarika.
Intel ovládá minimálně 12 % světového trhu s polovodiči. Další výrobní závody společnosti jsou v Malajsii, Vietnamu a městě Čcheng-tu na jihozápadě Číny, ale kvůli omezením způsobeným pandemií a narušením globální logistiky je atraktivnější upřednostňovat krátké vzdálenosti.
Rozhodnutí Pentagonu
DARPA (Agentura pro obranné pokročilé výzkumné projekty) se rozhodla pro program výroby polovodičů nové generace (NGMM). Chce tak umožnit výrobu prototypů nových polovodičových technologií a zahrnuje zřízení prvního centra pro výrobu pokročilých polovodičových technologií v USA. To zahrnuje mimo jiné heterogenní 3D integraci (3DHI).
To se týká vícevrstvých čipů, ve kterých lze zpracovávat analogové i digitální signály. Struktura je podobná 3.5D pokročilé integraci (spojující integrace 2.5D a 3D, viz box), ve kterých jsou vícevrstvé čipy spojeny s TSV [through silicon via — vertikální elektrické spojení, které zcela prochází křemíkovým plátkem nebo matricí — pozn. red.]. Díky integraci analogových obvodů lze data senzorů, audiosignály nebo rádiové signály zpracovávat přímo v čipu bez DAC (digital to analog converter).
DARPA bude na programu spolupracovat s Institute of Electronics na Texaské univerzitě v Austinu. Nemá sloužit primárně vojenským účelům, ale spíše být otevřený pro civilní skupiny a posilovat vědeckovýzkumnou základnu a výrobní kapacitu USA jako celku.
„Výzvy a řešení řešíme holisticky. Začínáme otevřeným centrem pro výrobu prototypů a pilotní výrobou 3DHI mikroelektroniky,“ řekla novinářům dr. Whitney Masonová, ředitelka divize Microsystems Technology Division společnosti DARPA.
Vytvořené konsorcium zahrnuje celý obranný průmysl, civilní polovodičové společnosti, dodavatele a startupy, stejně jako vývojáře a výzkumníky. Rozpočet pochází z obranného rozpočtu, a je tedy nezávislý na zákonu o čipech.
Miliardový kolotoč
Generální ředitel Demis Hassabis je šéfem firmy Deepmind, což je dceřiná společnost Google pro AI, kterou Google získal v roce 2014. Je to muž, který má ve společnosti Google za úkol přeměnit nedokonalý výzkum AI na zisky. Je to šachový mistr a neurovědec. Pro akademika, kterému se připisují některé z nejdůležitějších průlomů v oblasti umělé inteligence za posledních deset let, je úkol jasný: přinést nejnovější technologie umělé inteligence do všech koutů světa Google, aby sloužily jeho miliardám uživatelů.
Tento vysoce postavený manažer prozradil, že Google plánuje investovat — v blíže nespecifikovaném období — více než 100 miliard dolarů do AI. Naznačil to během konference TED ve Vancouveru, uvedla agentura Bloomberg. Jeden z účastníků se ho zeptal na údajně plánovaný 100mi-liardový superpočítač Stargate od konkurentů Googlu, od firem Microsoft a OpenAI. Hassabis odpověděl: „Ne-mluvíme o našich přesných číslech, ale myslím, že v dlouhodobém horizontu investujeme více.“ Neupřesnil, jak přesně Google chce investovat těchto 100 miliard dolarů nebo více.
Jednou z možných cest pro masivní investice Google do AI je pravděpodobně hardware, zejména připravované procesory Axion založené na architektuře Arm. Podle některých pramenů jsou zhruba o 30 % rychlejší než procesory ARM od konkurenčních cloudových poskytovatelů a o 50 % překonávají x86.
Kromě vývoje hardwaru by mohla značnou část financí získat Deepmind, která se zaměřuje na softwarový aspekt AI.
Boj o talenty
V této souvislosti experti připomínají, že Microsoft vlastně „ukradl“ šéfa společnosti Google Deepmind pro obchod s umělou inteligencí. Microsoft totiž najal Mustafu Suleymana, spoluzakladatele Deepmind a generálního ředitele startupu Inflection pro umělou inteligenci, aby vybudoval novou divizi AI.
Britský podnikatel a odborník na AI Mustafa Suleyman se v roce 2010 v Londýně podílel na vzniku Deepmind, který o čtyři roky později koupil Google. Nyní tedy povede nově vzniklou divizi Microsoft AI a bude spojovat produkty určené pro spotřebitele, včetně Microsoft Copilot, Bing, Edge a GenAI. Suleyman, který opustil Google v roce 2022, bude podřízen přímo generálnímu řediteli Microsoftu Satyovi Nadelovi.
Microsoft AI přestane vyvíjet svého spotřebitelského chatbota Pi. Místo toho se zaměří na poskytování softwarových řešení AI pro podniky.
„Jsme jako strojovna společnosti,“ řekl Hassabis v televizním rozhovoru, když mluvil o své nově integrované jednotce AI v Google. Kritici tvrdí, že Google v generativní umělé inteligenci zaostává za OpenAI a Microsoftem.
Hvězdná brána se otevírá
Microsoft a OpenAI pracují na novém superpočítačovém datovém centru AI se sídlem v USA, které by mohlo stát přes 100 miliard USD. Nazývá se Hvězdná brána (Stargate). Takový futuristicky znějící projekt si zaslouží jméno inspirované sci-fi. Název pochází ze stejnojmenného sci-fi filmu z roku 1994, ve kterém archeologové odhalí mezihvězdné teleportační zařízení, které je přenese do mimozemského světa. Centrum bude pohánět další generaci systémů umělé inteligence OpenAI, jako je ChatGPT, a mohlo by být spuštěno již v r. 2028.
Odhaduje se, že Stargate se stane jedním z největších a nejpokročilejších datových center na světě a bude potřebovat až 5 GW energie. Vzhledem k takovým energetickým nárokům se hovoří o využití alternativních zdrojů energie, jako je například jaderná energie.
Generální ředitel OpenAI Sam Altman a zaměstnanci Microsoftu údajně rozdělili plán postavit několik superpočítačů po celých Spojených státech do pěti fází, přičemž Stargate je pátou a poslední fází.
Microsoft zatím nalil do OpenAI více než 13 miliard USD, aby startup mohl využívat datová centra Microsoftu k napájení ChatGPT. Ale projekt by mohl skutečně stát až 100 miliard USD. Toto ohromující číslo je 100× větší než i ta největší datová centra, která jsou v současnosti v provozu, a bylo by to více než trojnásobek toho, co Microsoft loni utratil za servery, budovy a další vybavení.
Brzda datových center
Jedna japonská a jedna americká univerzita obdrží celkem 135 milionů USD. Tato finanční injekce má udržet náskok před Čínou. Peníze jsou plánovány na společné výzkumné projekty mezi Keio University a Carnegie Mellon University. Výzkumníci by měli najít způsoby, jak udržet energetické požadavky datových center v přijatelných mezích, a to i při složitých výpočtech AI.
Tato energetická náročnost je podle generálního ředitele ARM Reneho Haase již příliš vysoká. Haas odhaduje, že téměř 4 % současné spotřeby elektřiny v USA jsou způsobena aplikacemi umělé inteligence. Očekává se, že hodnota do konce dekády vzroste na 20—25 %. To znamená, že vysoká spotřeba energie datových center se stává překážkou pro rychlý průlom ve výzkumu. Haas oznámil podporu ve výši 110 milionů dolarů. Dostupné prostředky mají být navýšeny o dalších 25 milionů USD společně s japonskou Softbank, vlastníkem ARM.
Vysoké energetické nároky byly problémem provozovatelů serverových farem již dlouhou dobu: Microsoft vytvořil manažerskou pozici speciálně pro podporu integrace malých modulárních reaktorů (SMR) nebo ještě menších mikroreaktorů do datových center. Také americká vláda nedávno potvrdila, že je takové cestě otevřená.
Výzkumný program japonské a americké vlády má také politickou složku. Pozornost se vrací k americkému velvyslanci v Japonsku Rahmu Emanuelovi, který chce nejen tímto způsobem posílit spolupráci mezi oběma zeměmi. Spíše chce propojením státních výzkumných institucí a soukromých firem podtrhnout systémovou výhodu oproti současnému čínskému modelu, ve kterém má na ekonomický život velký vliv i vládnoucí komunistická strana.
V loňském roce byl zahájen projekt kvantových počítačů mezi výzkumnými institucemi v obou zemích. Za účasti IBM a Google bylo přiděleno 150 milionů dolarů. Kromě toho Amazon a Nvidia poskytly každá 25 milionů dolarů University of Washington a University of Tsukuba na výzkum AI.
| 3.5D pokročilá integrace |
 Abychom pochopili význam 3.5D integrace, bude dobré si nejprve vysvětlit 2.5D, 3D a Hybrid Bonding. Pokročilá integrace 2.5D používá tzv. interposer, který je v současné době většinou vyroben z křemíkového materiálu, přičemž využívá jeho vyspělé technologie a charakteristiky propojení s vysokou hustotou. Interposer je elektrické rozhraní, jehož účelem je buď rozšířit spojení na širší rozteč, nebo přesměrovat jedno spojení na jiné. Výraz pochází z latinského slova „interpōnere“, což znamená „vložit mezi“. Interposery jsou často používány v BGA paticích (s maticovým uspořádáním pinů), ve vícečipových modulech a v pamětech s velkou šířkou pásma. Ačkoli se interposer teoreticky obejde bez TSV, v praxi jsou vertikální průchody i propojování prvků s vysokou hustotou téměř nepostradatelné. Naproti tomu 3D technologie integrace namísto interposerů využívá přímé propojení prvků s vysokou hustotou právě prostřednictvím TSV. Struktury 2.5D a 3D jsou vyznačeny v přiloženém schématu 3.5D integrace, která je jejich propojením. Krom toho nová technologie využívá i tzv. hybridní spojování (hybrid bonding), což je cesta k dosažení hustšího propojení mezi čipy naskládanými na sebe tak, aby bylo dosazeno celkově menších rozměrů. Z obrázku strukturálního srovnání tradičního a hybridního spojování, kde u tradiční metody činí rozteč nerovností 50 μm a na mm2 lze vměstnat přibližně 400 spojení, hybridní metoda pracuje s roztečí přibližně 10 μm a lze u ní dosáhnout až 10 000 spojení na mm2. Pomocí hybridní technologie tak lze dosáhnout více propojení mezi čipy a snížit výkon každého kanálu. Z dalšího obrázku je pak patrné, že v tradiční technologii jsou uprostřed dvou čipů měděné „sloupky“ s kuličkami pájky. Jsou spojeny dohromady přetavením a často nedostatečně naplněné. Technologie hybridního spojování žádné vyčnívající prvky nemá. Speciálně vyrobený dielektrický povrch je velmi hladký, resp. ve skutečnosti má mírné prohlubně. Spojením dvou čipů k sobě dochází při pokojové teplotě k následnému zvýšení teploty a žíháním se měď roztáhne a vytvoří pevné elektrické spojení. Díky hybrid bondingu lze zmenšit rozteče na méně než 10 μm, se škálovatelnými roztečemi dokonce pod 1 μm, což přináší vyšší proudové schopnosti, těsnější hustotu propojení mědi a lepší tepelný výkon. A 3.5D integrace je (zjednodušeně řečeno) 2.D + 3D za využití technologie hybridního spojování s využitím výhod jednotlivých technologií. Autor: -mim |