Velké novinky u Samsungu: 32nm procesor, 20nm flash a rychlé BSI CMOS čipy

8. 9. 2010 | David Ježek | Audio/video, Mobilní, Foto, Procesory

Samsung na vlastní konferenci představil v těchto dnech několik zajímavých novinek, které si sice nekoupíte v obchodech (jde o čipy montované do mobilních přístrojů), ale s ohledem na pozici Samsungu na trhu je rozhodně zajímavé se na ně podívat blíže.

32nm mobilní aplikační procesor

Na bázi 32nm High-K Metal Gate technologie optimalizované na low-power čipy Samsung začal vyrábět aplikační procesor rodiny Saratoga. Bez bližšího upřesnění dovedností nalezne uplatnění v příští generaci produktů spotřební elektroniky či navigacích, elektronických slovnících a e-book čtečkách. Jde o univerzální čip s optimalizací pro určité typické úlohy (CPU jádro ARM1176 zde doprovází logika pro akceleraci 3D GUI a také OpenVG atd.).

Čip je ve finální fázi příprav pro rozjezd sériové výroby a pro budoucí generaci zařízení díky výrobnímu procesu slibuje větší dovednosti bez nějakého růstu spotřeby (resp. pro stejně náročné úlohy bude oproti 40/45nm čipům výrazně úspornější - a to se počítá, zejména s ohledem na to, že rozměry a rozlišení displejů nám u přenosných zařízení stále rostou, viz poslední konkurent iPadu od samotného Samsungu).

Vedle integrace rozhraní a paměťové sběrnice čip dále nese "display serial interface" (DSI), sériové rozhraní pro připojení displeje, které mimo jiné eliminuje elektromagnetické rušení a snižuje počet potřebných pinů, což ve výsledku zlevnilo výrobu celého řešení.

Duální procesor ARM Cortex A9

Dalším procesorem je nový 1GHz ARM Cortex A9, dvoujádrový super-úsporný procesor pro mobilní použití. Ten využívá "konzervativní" 45nm výrobu, disponuje 32 kB datové a 32 kB instrukční L1 cache, dále 1 MB L2 cache, paměťovým rozhraním a sběrnicí umožňující připojení dalších čipů pro věci jako akcelerace 1080p H.264 videa či 3D. S tímto procesorem je možno jako datové úložiště přímo využívat různé typy úložišť od NAND flash pamětí (moviNAND, SSD), přes HDD až po eMMC rozhraní. Operační paměť je jak LP DDR2 (low-power), tak DDR3, volba je na staviteli výsledného produktu, je zde také podpora GPS a další.

S ohledem na Full HD video asi nepřekvapí možnost "vytáhnout" přímo HDMI 1.3a. Čip je přitom navržen tak, že lze při výrobě vrstvit jednotlivé kousky křemíku na sebe a redukovat tak složitost návrhu zařízení. Holý čip může Samsung dodávat v pouzdře vysokém jen 0,8 mm. Partnerům jej Samsung začne rozesílat v posledním čtvrtletí tohoto roku, sériová výroba naběhne v první polovině 2011.

NAND flash

A když už jsme naťukli moviNAND, tak vězte, že Samsung v této rodině představil nové 8 a 16GB čipy pro použití v "chytrých telefonech". Nové řešení je vůbec prvním na trhu, které je plně kompatibilní s poslední specifikací eMMC, a sice verzí 4.41 tohoto standardu. Ta se nese v duchu navyšování výkonu těchto embedded flash pamětí, nové Samsungovy moviNAND pak prý reagují rychleji na požadavky systému, než tomu bylo dosud (což naznačuje nějaká zlepšení na straně řadiče, ale je zde také metoda "high priority interrupt" - zažádání o prioritní zpracování - a vylepšené možnosti operací "na pozadí" běhu systému).

Mezi dalšími vylepšeními je třeba také to, že když není zrovna daný čip využíván systémem (neprobíhá z něj čtení či zápis dat na něj), může systém vyslat příkaz, kterým nad čipem spustí "úklid nepořádku", tedy přeskupení dat tak, aby se snížila latence zápisu pro budoucí data.

Samsung dále uvádí multi-chip-package skládající čip z pěti vrstev NAND pamětí, přičemž celek má včetně pouzdra výsku pouze 1 mm, což je výrazná redukce oproti 1,15mm čtyřvrstvému čipu předchozí generace. 8GB moviNAND vyráběl Samsung 30nm-class procesem (to neznamená 30 nanometrů, ale něco mezi 30 a 39 nanometry) již v červenci, nyní v září k nim přidá 16GB čipy vyráběné dokonce 20nm-class procesem (28, nebo méně? Nevíme, Samsung takto obvykle mlží). Na 20nm-class generaci výroby bude Samsung přecházet ještě v tomto roce.

Nové CMOS snímače

Dva nové CMOS snímače BSI generace by měly zajímat všechny, kdož plánují digitální kompakt nebo kameru. U čipů Samsung udává velikost pixelu 1,4 µm, jak S5K4E5 určený pro mobily, tak foťákový/kamerový S5K2N1 využívají back-side-illumination zajišťující, že na čip dorazí o něco více světla, než bez této technologie.

Snad i pro naše partnery mezi firmami, které překládají tiskové zprávy do češtiny, se sluší doplnit krátkou vsuvku: BSI neznamená "zadní podsvícení čipu", ale nové uspořádání jednotlivých vrstev na čipu. Klasický CMOS čip měl na vrchu čočky soustřeďující světlo k fotocitlivým prvkům na snímači, ale mezi nimi ještě ležela vrstva vodičů elektroniky, která pochopitelně omezovala světlo, jenž skutečně na fotocitlivé prvky na čipu dorazilo. BSI technologie přesunula tyto vodiče až za samotné fotocitlivé prvky (v podstatě "překlopením" struktury vodičů a tranzistorů), přičemž bylo potřeba vyřešit problém se šumem, mixováním barev mezi sousedícími pixely a dalšími nežádoucími jevy, které toto nové uspořádání přineslo.
Jistě je každému jasné, že když je CMOS snímač určen k focení, tedy zachycení světla, pak přidat mu "zadní podsvícení" je naprostá konina (a překladatelovo nepochopení toho, co tento terminus technicus značí :-). Back-side illumination znamená, že světlo dorazí fotocitlivým prvkům "na zadnici", nikoli na přední stranu jako u "normálních" CMOS snímačů a vodiče výsledek odečtou a předají převodníkům/elektronice až jako poslední vrstva, která již není v cestě určitým elementárním částicím se spinem 1, nulovým nábojem i nulovou hmotností.

Ale zpět k věci, Samsung se u svých BSI CMOS čipů chlubí navýšením světla dopadajícího na fotocitlivé prvky o 30 % oproti dřívějším non-BSI čipům. Zároveň hlásí, že má vyřešeny všechny negativní jevy, které BSI sebou nese.

S5K4E5 nečekejme v běžných kompaktech, jde o 1/4" čipeček s rozlišením 5 Mpix, což naznačuje, že spíše zamíří do telefonů. Nicméně podporuje zachytávání 30 snímků za vteřinu v plném rozlišení, pochopitelně tak zvládne FullHD video.

S5K2N1 má dnes již "klasický" rozměr definovaný úhlopříčkou 1/2,33" a rozlišení 14,6 Mpix, přičemž také samozřejmě utáhne snímání 30 snímků za vteřinu v plném rozlišení - v případě obou čipů zde bude nepochybně omezení dané rychlostí elektroniky fotografie zpracovávající. Taktéž zvládne Full HD video. Výroba probíhá 90nm procesem, Samsung partnerům nabídne i speciální pouzdro "thermal enhanced plastic lead ceramic carrier" (TePLCC), které zajistí efektivní odvod tepla, jenž tento rychlý čip přirozeně produkuje.

Oba čipy budou schopny v reálných výrobcích záznamu FullHD videa dokonce při 60 snímcích za vteřinu. Menší z nich je již nyní dostupný partnerům k testům a jeho sériová výroba naběhne v posledním čtvrtletí tohoto roku, větší začnou partneři v téže době dostávat ve formě vzorků a sériová produkce se rozjede v prvním kvartálu 2011.

Tolik dnes k novinkám u Samsungu, rozhodně se máme na co těšit.

Tagy: