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三星3nm良率仅20%,仍不放弃Exynos 2500处理器,打造“十核怪兽”

小条 2024-06-27

电子发烧友网报道(文/吴子鹏)据韩国媒体最新报道,三星Exynos 2500的良率目前仅为20%,远低于量产标准。不过,三星仍在积极寻求解决方案。该公司的目标是在今年10月之前交付产品,将良率提高到60%。

有消息称,Exynos 2500良率不佳是因为这款SoC基于三星第2代3nm GAA工艺——SF3工艺,但目前第2代SF3工艺的良率仅为20%。

三星第二代SF3工艺进展不如预期

今年早些时候,有内部人士向韩国媒体透露,三星已经开始进行第二代SF3工艺的原型设计,这被视为该公司发展的重要里程碑。

三星计划于2022年开始量产第一代SF3工艺,并宣布3nm GAA架构。通过这种架构,三星首次实现了GAA“多桥通道场效应晶体管”(MBCFET),突破了FinFET技术的性能限制,并通过降低工作电压水平来提高能耗率。如下图所示,与窄沟道纳米线GAA技术相比,三星的3nm GAA架构采用了宽沟道纳米片,这种结构创新可以提供更好的性能和能耗率。

9c00fb3bea5e406281f6792f600f4997~noop.image?_iz=58558&from=article.pc_detail&lk3s=953192f4&x-expires=1720080779&x-signature=EcvNLTQhaGy2ku9iguZu3NRkOqU%3D高级工艺路线迭代,来源:三星

三星在其技术博客中表示,宽沟道纳米片使MBCFET 结构具有四个平面作为沟道,优化了开关特性,从而降低了工作电压并提高了功率效率。根据三星数据,第一代SF3工艺相比5nm工艺可降低功耗45%,性能提升23%,芯片面积缩小16%。

8ca77b9e1d644fd395a0102935b55dc8~noop.image?_iz=58558&from=article.pc_detail&lk3s=953192f4&x-expires=1720080779&x-signature=hPKoP111%2BIAVxNvbG1vnHohqkhM%3D 宽通道纳米片和窄通道纳米线的比较,来源:三星

与三星第一代SF3工艺相比,第二代SF3工艺可以在同一单元内实现不同的栅极通用(GAA)晶体管纳米片沟道宽度,从而提供更大的设计灵活性。此外,第二代SF3工艺显着改善了芯片的PPA特性,以更高的晶体管密度实现更好的芯片性能。三星的数据显示,第二代SF3工艺可额外降低功耗50%,性能提升30%,芯片面积缩小35%。

根据三星公布的工艺路线图,第二代SF3工艺将被命名为SF3P,并可能采用优化的3GAP+结构。按照原计划,三星希望在今年6月份将第二代SF3工艺的良率提高到60%,并成功量产商用Exynos 2500手机芯片,但目前前景尚不确定。产量提升的进展显然不如以前。第二代SF3工艺的良率预计仅为20%。

bf3944991f0e494c9b256f47b899535a~noop.image?_iz=58558&from=article.pc_detail&lk3s=953192f4&x-expires=1720080779&x-signature=gN0vieLF86ttIoSSfWFKrkyjqCs%3D 三星先进工艺路线图,来源:三星

不过,三星对其第二代SF3工艺和Exynos 2500手机芯片的量产仍然充满信心,并计划在今年10月之前将良率提高到60%。

三星欲打造十核性能怪兽

三星内部认为,Exynos 2500量产计划是延续三星为高端手机配备三星高端芯片战略的重要一步,对此寄予厚望。该公司认为,选择高通旗舰芯片并不是其想要的旗舰手机战略,缺乏差异化创新。

三星Exynos 2500设计理念采用了尖端的3nm工艺和“堆叠”架构设计,据报道在性能和能耗方面优于同时代的高通Snapdragon 8芯片。在产品设计方面,三星Exynos 2500据信将继续采用与Exynos 2400一致的“1+2+3+4”10核4集群CPU架构。

在Exynos 2400中,三星支持1个超大核心(Arm Cortex-X4@3.20GHz)、2个高频大核心(Arm Cortex-A720@2.90GHz)和3个超大核心(Arm Cortex-A720@) 2.90GHz))采用10核4集群CPU架构。低频大核(Arm Cortex-A720@2.60GHz)和四个小核(Arm Cortex-A520@2.00GHz)。 GPU方面,Exynos 2400搭载了基于AMD最新GPU架构RDNA3的Xclipse 940 GPU,提升了游戏性能和光线追踪性能。此外,Exynos 2400还配备了名为“17K MAC”的NPU,以提高AI性能。不过,Exynos 2400并没有采用三星第一代SF3工艺,而是选择了比三星第一代SF4工艺稍逊一筹的4LPP+工艺,但其性能却不如高通骁龙8 Gen3所采用的台积电N4P工艺。

对于Exynos 2500,三星选择了一种几乎全有或全无的方法。不仅基于第二代SF3工艺打造,10核4集群中的核心也进行了升级。据报道,Exynos 2500将改用Arm Cortex-X925超大核心和Arm Cortex-A725大核心。与Exynos 2400 的Arm Cortex-X4 和Arm Cortex-A720 相比,它带来了进一步的改进。性能可能会下降,最高主频可能达到3.6 GHz。

Arm Cortex-X925 Ultralarge Core是Arm在其公版架构中最新推出的超大核心架构,内部代号为“Blackhawk”。 Arm Cortex-X925是Arm首席执行官Rene Haas的优先考虑事项之一,目标是尽可能缩小差距甚至超越苹果自主研发的CPU内核。与当前的Arm Cortex-X4 相比,Arm Cortex-X925 单核性能提升了36%,乱序(OoO)执行能力提升了25-40%。

最先使用Arm Cortex-X925超大核心的不是三星的Exynos 2500,而是联发科天玑9400。据报道,联发科参与了Arm Cortex-X925的研发。联发科天玑9400采用台积电第二代3nm工艺N3E,预计将成为2025年最强大的手机处理器之一。

虽然联发科天玑9400 和三星Exynos 2500 尚未发布,但之前的跑分数据让我们看到了Arm Cortex-X925 超大核心的性能。在公布的跑分报告中,2GHz Arm Cortex-X925超大核心的IPC性能已经接近苹果A17 Pro。在联发科天玑9400和三星Exynos 2500中,该核心的主频都在3GHz以上。 Arm表示,Arm Cortex-X925超大核将引领单线程IPC的发展。

至于大核,三星预计将从Exynos 2400 的Arm Cortex-A720 升级到Arm Cortex-A725。此次升级有望匹配高通骁龙8 Gen4,同样采用骁龙8 Gen3的Arm Cortex-A720大核。当然,骁龙8 Gen3核心数量虽少,但核心主频较高,而大核心则配备了3个Cortex-A720大核+2个主频Cortex-A720大核。 3.2GHz。主频3.0GHz的核心让骁龙8 Gen3的性能非常强悍。

Arm Cortex-A720是首款基于Armv9.2架构的高性能内核,与上一代Cortex-A715相比能效提高20%,能够在功耗限制下提供超高性能。 Arm Cortex-A725 是第二代Armv9.2 架构核心,与Arm Cortex-A720 相比,效率提高了25%,性能提升了12%。 Arm Cortex-A725和Arm Cortex-A520是与Arm Cortex-X925一起发布的“中”和“小”内核,因此这是一个完整的内核系统。

从工艺和核心配置来看,三星Exynos 2500有着让三星Galaxy S25系列如虎添翼的巨大野心,采用三星第二代SF3工艺和10核心架构。在高性价比的高端旗舰智能手机领域。

不过,如上所述,即使三星的Exynos 2500计划进展顺利,其面临的竞争压力也会非常大。 Exynos 2500 的核心数量更多,但即使没有高通骁龙8 Gen4 增加核心数量,在更高频率下性能也不逊色于Exynos 2500,甚至可能比Exynos 2500 还要好。值得注意的是,高通的超大核心是基于ARM架构自行开发的,这进一步优化了其性能。此外,联发科天玑9400预计将由1个Cortex-X925超大核心、3个Cortex-X4超大核心和4个Cortex-A7系列大核心组成。核心在性能方面不容低估。

结语

从目前进度来看,Exynos 2500的量产进度落后于计划,而三星第二代SF3工艺是该产品量产的制约因素。不过三星对此依然充满信心,相信通过数月的技术攻关,能够在今年10月份解决第二代SF3工艺的良率问题,并将其提升到60%以上的量产水平。

在Exynos 2500中,三星继续使用10核4集群CPU架构,并在超大核和大核方面使用Arm的最新产品。不过,三星Exynos 2500仍会感受到市场竞争的压力,高通骁龙8 Gen4和联发科天玑9400也表现强劲。但对三星来说好的事情是,如果Exynos 2500计划进展顺利,三星高端旗舰手机的计划将变得更加灵活,并使其能够提供更高性价比的产品。

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