Samsung Foundry'nin düğümleri (Node'lar)

Düğüm (Node) nedir?



Samsung Foundry, piyasadaki bir dökümhane. TSMC ve SMIC gibi firmalar mobile oynayan başka dökümhaneler. Hepsinin kendince teknolojileri oluyor. Bu detaylar onları kıyaslamaya sokulabilir hale getiriyor. Konuya gelirsek, farklı SoC'lerin farklı üretim bantları yani düğümleri (Node) oluyor. Bunu kabaca bir üretim nesli olarak düşünebilirsiniz. Örneğin, 5nm bir yonga aynı dökümhaneden çıkmış başka bir 5nm yonga ile aynı üretimden çıkmamış olabiliyor. Her üreticinin kendince teknolojileri ve adlandırmaları vardır. Bugün Samsung'a odaklanalım. 7nm, 6nm, 5nm ve 4nm kodlarında Samsung mobil piyasasında şu isimleri kullandı:

LPE (Low Power Early) – S4FE: Adından anlaşılacağı üzere ilk sürümdür. En verimsiz ve ilk teknoloji yongalar bu üretimden geçer. Buna birkaç örnek verecek olursam:

• 5LPE: Exynos 1280, Exynos 1330, Exynos 1380, Exynos 2100, Qualcomm Snapdragon 888, Qualcomm Snapdragon 888+
• 4LPE: Exynos 2200

LPP (Low Power Plus) – SF4: İlk teknolojinin geliştirilmiş versiyonu. Bu nesilden geçenlerin PPA, FEOL ve BEOL (Birazdan geleceğiz.) gibi detayları gelişir. Yani performans, verimlilik, güç gibi değerler gelişir. Bu da bu yongaların deneyimine olumlu yansır. Buna da örnek vereyim, (Örnekler sadece CPU düğümü odaklıdır, diğer SoC bölümleri farklı düğüm olabilir.):

• 7LPP: Exynos 990
• 4LPP: Exynos 1480, Snapdragon 6 Gen 1, Exynos 2200 (S23 FE'nin 2200'ü S22 serisinin aksine bu düğümle üretildi. Yani daha verimli versiyondur.)

LPP+ (Low Power Plus+): Tahmin edeceğiniz üzere bu da LPP'nin üstüne konmuş versiyonu oluyor. Mobil piyasasında Samsung'un elinden çıkmış en üst seviye düğümler genelde bu banttan oluşuyor. En verimli ve güçlüleri demek oluyor bu.

• 5LPP+: Büyük ihtimalle çıkmış ürün yok.
• 4LPP+: Exynos 2400e, Exynos 2400, Exynos 1580

LPX: LPX düğümünü bugüne kadar sadece birkaç kez gördük. 8 Gen 1, 4LPX düğümüyle üretildi. Ve sıkı durun, bu düğüm aslında 5LPP'ye çok yakındı. 8 Gen 1 gerçek bir 4nm değildi. Görünüşü 4Nm'ye benziyordu ama neredeyse tamamen 5LPP sürecinden geçmişti. Bu dönem Exynos varyant 4LPE ile sunulunca Snapdragon geride kalsın istenmedi ancak sadece markalama stratejisiydi.
LPU (Low Power Ultra): Adını ara sıra duyduğumuz ama asla elimize geçmeyen bir düğümdür, adını anıp geçelim.

Başka düğümler de var elbette. Fakat mobil tarafında bizi ilgilendirenler bu kadar.

Nedir bu terimler?

• PPA: PPA = Performance-Power-Area. Yani performans ve hız nesilden nesle artarken, tüketim düşer. Alan ise küçülür ve transistör sayısı artar.
• FEOL (Front- End of Line): Transistörlerin üretildiği katmanlardır. Gate, transistör mimarisi ve kanalları barındırır. Yani performans ve verimlilikle doğrudan alakalıdır.
• BEOL (Back-End of Line): Bu da arka yüzü oluyor. Transistörleri birbirine bağlayan kanallar, gücün dolaştığı kanallar burada bulunur.

Yani bu terimler aslında nanometreler ve düğümler arası geçişlerin temellerini oluşturur, ilerleme bu kavramlar üzerinden olur. Binanın kolonları gibi düşünebilirsiniz. Daha detaya da girilebilir. Örneğin; EUV katmanları artar, M0/M1 RC azalımı gerçekleşir vs. ama liste uzadıkça uzar.

Peki 3nm?

Buraya geçmeden önce yeni mimariden bahsedelim. Samsung 3nm teknolojilere kadar FinFET adında bir teknoloji kullanıyordu. 3nm ile GAA sürecine geçiş yapıldı, bu da isimlerde değişikliğe neden oldu. Bu geçiş üretimi kolaylaştırdı ve verimi artırdı çünkü FinFET süreci 3nm gibi çok küçük değerlerde kusursuz çalışmıyordu. FinFET'te transistörün kanalı üç taraflı bir gate ile sarılırken, GAA'de kanalın tüm çevresi gate ile kaplanıyor. Bu sayede 3Nm'de kanal sızıntısı ve kontrol problemleri minimize ediliyor. 3nm için de farklı düğümlerimiz var, bunlar: 3GAE, 3GAP ve 3GAP+. Samsung Exynos 2500 ise üretildiği tarihe göre en iyi düğüm olan 3GAP ile üretildi.

Uzun lafın kısası her 4nm ürün aynı üreticiden çıksa bile aynı verimlilikte olmayabiliyor. Samsung'un E takısını kullandığı yongalar her zaman daha zayıftır. Performans, güç tüketimi, verimlilik, ısınma, ham güç, hız, stabilite gibi daha birçok etken temelde düğümler üzerine çekimlenir. Tabii bunların cihaz ve yazılım gibi birçok hassas şeyden etkilendiğini yani doğrudan kıyaslama yapmanın cihaz bazında hatalı sonuç çıkarabileceğini belirtmek gerekiyor. Ama SoC'ler arası kıyaslama için uygundur. SoC'nin her parçasının farklı düğümden olabileceği detayını da atlamayın. NPU, ISP CPU ve modem bambaşka düğümler olabilirler.