大原雄介のエレ・組み込みプレイバック
SamsungがNVIDIAの7nm EUVを失注/5nmレースの行方(2/3 ページ)
根拠は自動車向け規格である。Drive AGX Orinは、ISO26262 ASIL-B/Dを取得する(チップ単体でASIL-B、システム全体でASIL-Dを実現する)と説明されているが、このためには製造プロセスもこれに対応することが望ましい(製造プロセスが未対応でも不可能ではないが、余分な労力とコストが掛かる)。今のところSamsungは、8nm世代に関しては自動車向けプロセスの提供を行っている(同社としてはむしろFD-SOIを自動車向けに強く推している)が、7LPPに関しては今のところアナウンスがない。ところがTSMCは2020年5月末に、ISO26262およびAEC-Q100 Grade-1対応の自動車向け7nmデザインプラットフォームを発表しており、これを利用していたとすればISO26262 ASID-B/D対応もそれほど難しくはない。
では何があったのか? Samsungの7LPPを利用したチップ(Exynos 990)は、既に市場に出荷されている。調査会社のTechInsightsが早速これを解析した結果が上がっているが、TSMCのN7よりもロジック密度も高く、同じ規模のロジックであればTSMCのN7よりもダイサイズを減らせることが示されている。このExynos 990を搭載したGalaxy S20シリーズは2020年3月に発売も開始されており、量産工程そのものに大きな問題があるとは考えられない。
考えられるのは2つ。まずはSamsungの7LPPの立ち上がりがやや遅かった事だ。7LPPの量産開始は2020年2月20日とされている。一方でTSMCは、時期は明確にしていないものの、2019年第2四半期中にN7+の量産が開始されたと見られている。最初にこのN7+を採用したHiSiliconのKirin 990 5Gが2019年9月に発表され、10月にはこれを搭載したHuawei Mate 30 Pro 5Gがまず中国市場への出荷を開始しているあたり、第2四半期中の量産スタートは間違いないだろう。つまりSamsungはTSMCに3四半期ほど遅れてEUVの量産をスタートしたことになる。この遅れを嫌った、という可能性は無くはない。だとすればN7+を使うはずで、EUVではないN7を選んだ理由にはならない。
もう一つの可能性は、Samsungの7LPPはモバイル向けSoC(おおむねダイサイズは100平方mm台)を作るには十分であっても、ダイサイズ800平方mmのお化けチップを作るにはYieldが十分ではなかったという事だ。826平方mmのダイは、同社いわく「7nm世代では世界最大」だそうだが、実際そうだろう。プロセスを問わなければ、Cerebrasが2019年のHotChipsでWafer Scale Processorなるお化けを発表しており、ダイサイズは4万6255平方mm(一辺215mmほどの正方形に近い形状)。300mmウェハから1枚しか取れないという代物だが、これを別にすると800平方mm台のチップを平気で作るのはほぼNVIDIAくらいであり、前世代のVoltaベースのV100チップが815平方mmだったから、プロセスを微細化してさらに面積が増えている。
ここまで増えると、ウェハ1枚当たり60~70個ほどしか取れない事になるが、それより問題なのはYieldである。TSMCのN7ですら、この826平方mmを欠陥無しで作るのは無理であり、それもあって本来は8192 CUDA Coreと12chのMemory Controllerが搭載されているにもかかわらず、出荷される製品は6912 CUDA Coreと10chのMemory Controllerの構成である。要するに欠陥があってもそれをカバーできる様に冗長構成にしている訳だ。恐らく、Samsungの7LPPで製造した場合、さらに欠陥が多くて冗長ブロックを全て使い切っても製品構成が維持できない(例えば4096 CUDA Coreと8ch Memory Controllerがやっととか)と見なされたのだと思う。2018年から量産を開始し、だいぶYieldが上がったTSMCのN7と、量産が始まったばかりでまだYieldが十分ではないSamsungの7LPPでは明らかにSamsungの7LPPの方が分が悪い。ただこれはNVIDIAも織り込み済みだったはずで、通常時間を経るごとにYieldは向上するから、今すぐはあまり数が取れないが、今後は改善するとして待つことが多い。にもかかわらずSamsungの7LPPを切った理由は、1番目の理由にもかかるがそもそも量産立ち上げ時期が遅れた事に加え、Yieldの上がり方が十分ではないとNVIDIAが判断したのではないかと思う。もっとも、冒頭にも書いたがTSMCの7nmプロセスは(N7だけでなくN7P/N7+/N6の全てが)ひっ迫状態であり、NVIDIAが望む量のA100チップを予定通り生産できるか厳しいところである。このA100はNERSC(米国立エネルギー研究科学計算センター)に納入されるPerlmutterというスーパーコンピュータ向けに、今年後半に納入されることが既に決まっている。A100チップがトータルで6000個以上納入予定であり、まずはこれに向けての生産を急ぐ必要がある。
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