Maßstab für iPhone-Prozessor
Samsungs Exynos 7420 unter der Lupe
Mit dem Galaxy S6 hatt Samsung den selbst entwickelten Exynos 7420 Prozessor eingeführt. Dieser 14-nm-FinFET-Chip liefert Technik vom Feinsten und legt die Messlatte für Apple richtig hoch. Der GPU-Wahn hielt allerdings auch hier Einzug.
--- canonical[http://www.elektroniknet.de/halbleiter/prozessoren/artikel/122257/] ---Die letzten Jahre waren für Samsungs Halbleiter-Sparte – vorsichtig ausgedrückt – keine wirklich erfreuliche Zeit. Die Implementierung von ARMs CPU Cortex-A15 scheiterte mehr oder weniger an einem viel zu hohen Energieverbrauch des SoCs, so dass in den Smartphones der Korener zunehmend Snapdragon-Proezssoren von Qualcomm zum Einsatz kamen.
Erste Fortschritte kamen mit dem Exynos 5433, einem IP-Upgrade des 5430, bei dem die Cortex-A15/A7 durch die 64-bit-Nachfolger A57/A53 und die GPU Mali T626 durch die T760 ersetzt wurden. Damit bekam man die Energieprobleme in den Griff, die generelle SoC-Architektur blieb freilich fast identisch.
Auch der Exynos 7420 sieht auf den ersten Blick „nur“ wie ein auf 14-nm-Fertigung geschrumpfter Chip mit einem GPU-Upgrade und LPDDR4-Speicher aus, dies ist allerdings ein Irrtum, wie in der Folge zu sehen sein wird.
Fest steht, mit Ausnahme des Exynos 7420 wird derzeit kein Applikationsprozessor für ein High-End-Smartphone in einem 14-nm-FinFET-Prozess gefertigt. Apples Eigenentwicklung A8 und Qualcomms Snapdragon 810 werden in TSMCs 20-nm-Prozess mit Planartransistoren gefertigt.
Nach einer Präsentation auf der ISSCC-Konferenz im Februar 2015 musste man annehmen, dass der Flächengewinn limitiert sein würde. Der dort vorgestellte und im Exynos 5430 und 5433 verwendete 20-nm-Prozess (20 nm LPE genannt) konnte gegenüber seinem 28-nm-Vorgänger nur bedingte Dichte-Fortschritte vermelden (Tabelle 1) und Samsung vermeldete wenig später, dass der 14-nm-Prozess die BEOL (Back-End-of Line, die größte Metall-Schicht eines Chips) vom 20-nm-Prozess erben würde.
Umso überraschender war, dass der Exynos 7420 nur 78 mm2 Siliziumfläche einnimmt, 31 % weniger als die 113 mm2 des Exynos 5433. Die Lösung des Rätsels: ist, dass Samsung die BEOL von einer zweiten Variante seiner 20-nm-Fertigung, einem 20 nm LPM genannten Prozess, geerbt hat. Dieser wurde nie in die Massenfertigung überführt und zu Gunsten des 14-nm-FinFET-Prozesses fallengelassen. Wie Tabelle 1 zeigt, sieht man einen deutlich geringeren Abstand der M1-Schicht und damit eine deutlich höhere Dichte – exakt 31 % mehr, was genau der Flächenreduktion entspricht.
- Samsungs Exynos 7420 unter der Lupe
- ARMs Cortex-CPUs schrumpfen fast 60 Prozent
- Massive Reduktion der Versorgungsspannungen mit Cortex-M3
- Auch Big.LITTLE-Prozessing verbessert
- Der GPU-Wahn macht auch vor dem 7420 nicht Halt
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