A15, A16, A17: Apples kommende Chip-Generationen und Strukturbreiten

Erst kürzlich hatten wir berichtet, dass sich TSMC und Apple momentan auf die nächste große Umstellung vorbereiten. Aktuelle Chips der Serien A14 und M1 werden im 5-nm-Verfahren gefertigt, es stehen aber bereits Umstellungen am Horizont. Für das Jahr 2021 und den A15 sei geplant, auf "5nm+"-Technologie zu setzen, 2022 steht mit dem A16 dann die nächste Reduzierung an. Einem neuen Bericht zufolge zeigt sich TSMC allerdings zuversichtlich, noch im selben Jahr mit der Massenfertigung der 3-nm-Serien beginnen zu können. Dies wiederum beträfe dann den A17 und die parallel dazu entwickelten Mac-Prozessoren.


TSMCs Fertigungsprognose
Nachdem ein Senior Vice President von TSMC im August betont hatte, man werde weiterhin mit Nachdruck an immer kleineren Strukturbreiten arbeiten, scheint alles nach Plan zu verlaufen. Der Umstieg auf 4 nm gilt in der Branche als erreichbares Ziel, doch damit gibt sich der Chipspezialist nicht zufrieden. Wenn in der zweiten Jahreshälfte 2020 die ersten Wafer im 3-nm-Verfahren produziert werden und sich die Fertigung als verlässlich erweist, könnte Apple ab dem A17-Chip darauf zurückgreifen.

Performance und Energiebedarf
Einmal mehr liegen die Vorzüge in besserer Performance sowie weniger Energiebedarf. Den Schätzungen von TSMC zufolge verbessert sich die Effizienz eines 3-nm-Chips in Vergleich zur 7-nm-Serie (z.B. A12 und A13) um Faktor 1,6. Die Performance legt etwa um 25 bis 35 Prozent zu. Vergleicht man hingegen 5 nm und 3 nm direkt miteinander, liegt das zu erwartende Performance-Plus bei etwa 10 bis 15 Prozent.

Samsung mit ähnlichen Zielen
Neben TSMC will auch Samsung ab dem Jahr 2022 Chips in 3-nm-Bauweise fertigen. Diese Aussage stammt von einem Unternehmensevent, auf dem Samsung Ziele für die kommenden drei Jahre ausgab. Der Umstieg auf 5 nm ist längst angelaufen, Produkte mit einer Strukturbreite von 4 nm sind ebenfalls geplant. In reinen Stückzahlen liegt allerdings TSMC vorn – und viele Marktexperten gehen davon aus, dass TSCM technologisch ebenfalls derzeit die Nase vorn hat. Sollte allerdings TSMC irgendwann in ähnliche Schwierigkeiten wie Intel laufen und vor Fertigungsproblemen stehen, ist es für Apple wohl beruhigend zu wissen, notfalls auf Samsungs Expertise setzen zu können.

Kommentare

sonnendeck26.11.20 14:10
dann ist aber doch physikalisch Schluss, weil dann sich die Atome überlappen ? Bin gespannt was die sich dann einfallen lassen.
+4
Scrembol
Scrembol26.11.20 14:16
sonnendeck
Bin gespannt was die sich dann einfallen lassen.

ich auch! Denn damit, dass eine Leistungssteigerung durch die Verkleinerung in absehbarer Zeit nicht mehr möglich ist, müssten sich die Forschungsmilliarden von Apple ja auch beschäftigen.
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+1
fleissbildchen26.11.20 14:17
sonnendeck
dann ist aber doch physikalisch Schluss, weil dann sich die Atome überlappen ? Bin gespannt was die sich dann einfallen lassen.

Na dann sind die Quantencomputer marktreif und wir können alles vergessen, was wir so rumstehen haben
+3
Scrembol
Scrembol26.11.20 14:20
fleissbildchen
sonnendeck
dann ist aber doch physikalisch Schluss, weil dann sich die Atome überlappen ? Bin gespannt was die sich dann einfallen lassen.

Na dann sind die Quantencomputer marktreif und wir können alles vergessen, was wir so rumstehen haben

Gute Frage. Wenn ich das richtig rechne, wäre 2024 der erste 3nm Prozessor Marktreif. Den kann man dann vielleicht noch 1-2 Jahre optimieren. Aber spätestens 2026 wäre dann die Luft nach oben sicher sehr sehr dünne.
Außer man macht noch mehr Kerne rein usw. Aber mehr Kerne ziehen ja dann auch wieder mehr Strom.
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Bodo_von_Greif26.11.20 14:56
Vor 20 Jahren hat es geheissen dass Silizium bei 100 MHz am Ende sei.
[x] nail here for new monitor
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struffsky
struffsky26.11.20 14:57
Scrembol
Außer man macht noch mehr Kerne rein usw. Aber mehr Kerne ziehen ja dann auch wieder mehr Strom.
Aber mehr Strom ist mit den neuen Akkus von 2026 kein Problem mehr
+3
subjore26.11.20 15:14
Scrembol
fleissbildchen
sonnendeck
dann ist aber doch physikalisch Schluss, weil dann sich die Atome überlappen ? Bin gespannt was die sich dann einfallen lassen.

Na dann sind die Quantencomputer marktreif und wir können alles vergessen, was wir so rumstehen haben

Gute Frage. Wenn ich das richtig rechne, wäre 2024 der erste 3nm Prozessor Marktreif. Den kann man dann vielleicht noch 1-2 Jahre optimieren. Aber spätestens 2026 wäre dann die Luft nach oben sicher sehr sehr dünne.
Außer man macht noch mehr Kerne rein usw. Aber mehr Kerne ziehen ja dann auch wieder mehr Strom.

Du machst den Fehler dir z.B 1 nm bildlich vorzustellen.
Die gehen noch runter auf 0.1 nm bis wie auf Probleme stoßen.

Folgender Trick. Die 5nm bei TMSC bedeuten Abstände der Leiterbahnen von rund 50 nm. In den 30gern erreich sie die 10 nm. Ab da wird’s dann knifflig wegen Tunneleffekten.
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Retrax26.11.20 15:26
fleissbildchen
Na dann sind die Quantencomputer marktreif und wir können alles vergessen, was wir so rumstehen haben
Ich kann mir Quantencomputer nicht vorstellen. Kann man das einem DAU überhaupt halbwegs anschaulich erklären?
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2370126.11.20 16:01
Wenn das dann erreicht ist wird man bestimmt, den Prozessor wieder auf einen Sockel setzen, um dann mit Millimeter breiten und centimeter langen Leiterbahnen Sockel für alle, vor allem billige, Standard RAM zu erreichen. Da man dann dabei ist wird man das Fabric auf einen eigenen Chip legen um dann auf einem neuen Bus Erweiterungskarten stecken zu können. Das Mainboard bekommt dann wahrscheinlich ein eigenes Netzteil oder Akku. Ggf. sind auch Sockel für Coprozessoren geplant, damit man z.B. die Kerne für ML etc. austauschen kann. Das ist dann wahrscheinlich schön langsam wie früher, man kann aber endlich wieder basteln.
-2
subjore26.11.20 16:09
Retrax
fleissbildchen
Na dann sind die Quantencomputer marktreif und wir können alles vergessen, was wir so rumstehen haben
Ich kann mir Quantencomputer nicht vorstellen. Kann man das einem DAU überhaupt halbwegs anschaulich erklären?

Also ums kurz zu fassen, ein Quantencomputer ist auch nur ein Spezial Prozessor (wie eine gpu oder eine neural engine). Er ist sehr schnell in bestimmten Aufgaben, aber nicht besonders nützlich für die meisten Sachen.
Sie werden super sein um bestimmte wissenschaftlichen Simulationen zu lösen (wo viele Dinge nebeneinander geschehen die sich gegenseitig beeinflussen) oder auch um eine primfaktorzeregung durchzuführen.
Gerade der letzte Punkt ist ganz interessant, da die meisten Verschlüsselungsalgorithmen darauf beruhen dass das nur schwer zu machen ist.
Allerdings gibt es bereits Algorithmen die nicht mehr darauf basieren.

Also Quantencomputer werden niemals eine CPU ersetzen können (genau so wenig wie das eine GPU machen könnte).
+6
subjore26.11.20 16:19
Nochmal zur Funktionsweise von Quantencomputern. Man kann sich das vorstellen wie eine normale Funktion in der x gesucht wird.
In der Funktion x=a+m*b+c^q könnte x alle beliebigen Zahlen annehmen. In diese Quanten Zustand befindet sich x am Anfang. Dann fängt man an seinen Zustand einzuschränken, indem man die Variablen auf der anderen Seite der Gleichung beschränkt oder durch konkrete Zahlen besetzt. Am Ende der Rechnung fällt der Quantenzustand von x von allen möglichen Zahlen auf die richtige zusammen und kann ausgelesen werden.
Momentan besteht noch das Problem dass so ein quantenzustand derzeit nur über wenige Bits (ich glaube 32 qbits) bestehen kann. Da muss die ganze Gleichung rein passen. Außerdem muss die Berechnung sehr schnell gehen da der Zustand nur recht kurz aufrecht gehalten werden kann. Das wird sich aber alles mit der Zeit verbessern. In 10 Jahren kann man damit vermutlich schon richtige Probleme lösen.

Und nein, die NSA hat noch keinen funktionalen Quantencomputer bei sich im Labor stehen. Das ist ziemlich teure Forschung und wenn die sich richtig anstrengen sind die höchstens ein Jahr weiter als Google oder IBM.
+3
grundi
grundi26.11.20 16:58
Wenn in der zweiten Jahreshälfte 2020 die ersten Wafer im 3-nm-Verfahren produziert werden und sich die Fertigung als verlässlich erweist, könnte Apple ab dem A17-Chip darauf zurückgreifen.

Ist in diesem Zusammenhang 2020 richtig???
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schaudi
schaudi26.11.20 17:44
fleissbildchen

Na dann sind die Quantencomputer marktreif und wir können alles vergessen, was wir so rumstehen haben

Ehr Unwahrscheinlich. Mit recht hoher Wahrscheinlichkeit gibt es bis dahin vielleicht praktisch einsetzbare Quantencomputer - aber mit Sicherheit nicht am freien "Markt" um die Ecke. Das werden Supercomputer in Universitäten oder anderen Forschungseinrichtungen um Probleme zu lösen, die mit herkömmlichen Computern nicht oder nur schwer zu lösen sind. Mit Glück vielleicht sogar in der Wirtschaft (Finanzwirtschaft zB)
Aber um die soweit zu Miniaturisieren, bis sie in einen Laptop oder gar ein Handy passen .... Nene da gehen noch ganz ganz ganz ganz viele Monde auf und unter. Selbst dann wären sie nur eine Ergänzung zur normalen CPU und kein Ersatz.
+1
Bitsurfer26.11.20 21:29
sonnendeck
dann ist aber doch physikalisch Schluss, weil dann sich die Atome überlappen ? Bin gespannt was die sich dann einfallen lassen.

Die Einheit ändern.
5 Nanomter sind 5000 Pikometer. Da geht noch was.
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beanchen26.11.20 22:10
Retrax
Ich kann mir Quantencomputer nicht vorstellen. Kann man das einem DAU überhaupt halbwegs anschaulich erklären?
Ja und nein!
+3
piik
piik26.11.20 23:04
Bodo_von_Greif
Vor 20 Jahren hat es geheissen dass Silizium bei 100 MHz am Ende sei.
Schin in den 1980ern hat IBM experimentelle CPUs mit 400MHz Takt (und tiefer Kühlung) gebaut
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piik
piik26.11.20 23:07
subjore
]Du machst den Fehler dir z.B 1 nm bildlich vorzustellen.
Die gehen noch runter auf 0.1 nm bis wie auf Probleme stoßen.
Hast Du schon mal gegoogelt, wie groß so ein Silizium-Atom ist?
Tu es und dann beantworte die Frage, wie 0,1nm-Strukturen auch nur denkbar sein sollten...
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subjore27.11.20 02:58
piik
subjore
]Du machst den Fehler dir z.B 1 nm bildlich vorzustellen.
Die gehen noch runter auf 0.1 nm bis wie auf Probleme stoßen.
Hast Du schon mal gegoogelt, wie groß so ein Silizium-Atom ist?
Tu es und dann beantworte die Frage, wie 0,1nm-Strukturen auch nur denkbar sein sollten...

Ganz einfach. 0.1 nm Strukturgrößen haben nichts mit Objekten zu tun, die so klein sind. Was an TMSC Chips ist 5nm groß (außer der Name)?
-1
Thorin.ACMT
Thorin.ACMT27.11.20 08:13
beanchen
Ja und nein!
Made my Day - Bin ich jetzt ein Geek?
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maybeapreacher
maybeapreacher27.11.20 14:13
Die nm Angaben sind reine Marketingnamen für die Prozesse.

Ein Transistor in Intels 14nm Prozess bei der 10000er Reihe ist exakt genau so groß wie AMDs 7nm Prozess beim Ryzen 3000. Was hier mit 14 und was mit 7 nm bezeichnet wird, ist völlig willkürlich. Mal sind es Abstände der Ebenen, mal sind es Gategrößen, mal was anderes.

Quelle? https://www.youtube.com/watch?v=Agaoo-1MEHI

Beide CPUs aufgeschnitten und unter dem Elektronenrastermikroskop verglichen.
Sonst wäre Intel AMD haushoch überlegen, denn sie könnten ihre Strukturen einfach verkleinern und hätten auf einen Schlag AMD wieder überholt. Geht aber nicht so leicht, da die Strukturgrößen schon annähernd identisch klein sind.

Wer sich dafür mehr interessiert, dem empfehle ich die 3er Videoreihe von Der8auer, wovon ich das dritte Video verlinkt habe. Warum das dritte? Weil dort ein Direktvergleich von Transistoren gezeigt wird.
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beanchen27.11.20 22:48
Thorin.ACMT
beanchen
Ja und nein!
Made my Day - Bin ich jetzt ein Geek?
Ziemlich.
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albertyy30.11.20 15:59
...und hat einer von Euch die letzte Verleihung des deutschen Zukunftspreises gesehen ? Da ging es um die Deutsche Maschine, die Apple erst ermöglicht, solche chips einzusetzen. Apple baut die doch nicht. Apple läßt bauen.
120Mio kost so ein "Ding". Solche Projektoren werden in Gemeinschaftsarbeit gebaut um die besagten Silizium-Wafer mit den Schaltplänen zu belichten.
Sensationell. Ich hatte Tränen Inn den Augen und bin stolz, das Deutschland nicht nur noch ein Land von "QuerDenkern" ist.....
Sehr sehenswert !
+1

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