Nvidias nächste GPU-Generation wird bei Samsung in 7nm gefertigt

Nvidia bestätigte nun offiziell einen substanziellen Teil der vermeintlichen Ampere-Grafikkarten in Samsungs 7nm-EUV-Lithografieverfahren fertigen zu lassen. Spekulationen sprechen auch von Path Tracing-Support für realistische globale Beleuchtung.

von Alexander Köpf,
05.07.2019 07:37 Uhr

Mit dem Turing-Nachfolger Ampere will Nvidia den nächsten Schritt in Sachen Fertigung gehen und bei Samsung im 7nm-EUV-Verfahren produzieren lassen.Mit dem Turing-Nachfolger Ampere will Nvidia den nächsten Schritt in Sachen Fertigung gehen und bei Samsung im 7nm-EUV-Verfahren produzieren lassen.

Update 4.7.2019: Seit mehreren Wochen kursieren Gerüchte zu Nvidias möglichem Wechsel von TSMC zu Samsung als Chiphersteller für die nächste Grafikkarten Generation mit Ampere-Architektur.

Nun bestätigte Nvidia, zumindest einen wesentlichen Teil der nächsten Grafikkarten-Generation in Südkorea fertigen zu lassen.

Substantielle Produktion bei Samsung

Genaue Gründe für den Wechsel nannte Nvidia Südkorea CEO Yoo Eung-joon zwar nicht, es scheint aber denkbar, dass Samsungs 7nm-EUV-Lithografie-Verfahren bereits ausgereifter und kostengünstiger als jenes von TSMC ist.

Über den Umfang der Zusammenarbeit hielt sich Yoo Eung-joon ebenfalls noch bedeckt. Es handle sich aber um eine »substantielle« Produktion fortschrittlicher Grafikkarten. Dass es sich dabei um Nvidias Ampere-GPUs handelt, gilt als sehr wahrscheinlich.

Möglicherweise sollen aber vereinzelte Ampere-Modelle weiterhin bei TSMC produziert werden. Bei Pascal (GTX 1000) war es anders herum - 2016 arbeiteten Nvidia und Samsung zusammen an den Einsteiger-Karten GTX 1050 und GTX 1050 Ti, den Rest fertigte TSMC.

Möglicherweise ist Samsung mit der 7nm-EUV-Lithografie derzeit einen Schritt weiter als TSMC und kann Nvidia das besser Angebot machen.Möglicherweise ist Samsung mit der 7nm-EUV-Lithografie derzeit einen Schritt weiter als TSMC und kann Nvidia das besser Angebot machen.

Originalmeldung 6.6.2019: Wie Wccftech in Berufung auf die DigiTimes (Paywall) in Erfahrung gebracht haben will, sind Nvidias Ampere-GPUs für 2020 bestätigt. Die Turing-Nachfolger sollen bei Samsung im 7-nm-EUV-Verfahren gefertigt werden - bislang galt Nvidia als einer der treuesten Kunden von TSMC, wo auch AMDs Ryzen 3000 und Radeon RX 5000 in deren 7-nm-Verfahren gefertigt werden.

Bereits im Juli 2018 durchlief ein Chip mit der Bezeichnung GA104 ein Zertifizierungsverfahren bei der EEC. Seither gilt Ampere als vermeintlich sicherer Nachfolger der aktuellen Turing-Karten (GTX 1600, RTX 2000) - die Turing-Generation wird aktuell bei TSMC im 12-nm-Verfahren gefertigt.

Raytracing und globale Illumination

Laut Wccftech will Nvidia am RTX-Konzept weiter festhalten und mit Ampere noch einen Schritt weiter gehen - Path Tracing (für Global Illumination) gilt als nächster Schritt des Echtzeit-Renderns.

Aktuelle High-End-Karten stoßen selbst bei niedrigen bis mittleren Path-Tracing-Einstellungen schnell an ihre Grenzen und schaffen kaum mehr als 30 fps bei 1080p-Auflösung.

Raytracing sieht zwar sehr gut aus, kommt aber durch hohe Anforderungen aktuell kaum zum Einsatz - mit Ampere soll Nvidia noch weiter gehen und auch Path Tracing ermöglichen.Raytracing sieht zwar sehr gut aus, kommt aber durch hohe Anforderungen aktuell kaum zum Einsatz - mit Ampere soll Nvidia noch weiter gehen und auch Path Tracing ermöglichen.

Im Gegensatz zu Raytracing, bei dem nur wenige Strahlen verfolgt werden, um so Reflexionen in spiegelnden Oberflächen realistischer darstellen zu können, werden in der Render-Gleichung des Path Tracings zufällig generierte Strahlen auf allen Oberflächen berechnet - das Ergebnis ist sichtbar realistischere globale Beleuchtung (Global Illumination).

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Samsung statt TSMC?

Nvidia lässt seine Chips bereits sehr lange bei TSMC produzieren - ein eventueller Kurswechsel Richtung Samsung dürfte triftige Gründe haben.Nvidia lässt seine Chips bereits sehr lange bei TSMC produzieren - ein eventueller Kurswechsel Richtung Samsung dürfte triftige Gründe haben.

Nvidias Entscheidung, dem langjährigen Partner TSMC den Rücken zu kehren und Samsung den Vorzug zu geben, wirft Fragen auf. Ausgelastete Produktionskapazitäten durch Apple, AMDs Ryzen 3000 und Radeon RX 5700 sollen eine mögliche Erklärung sein.

Denkbar ist aber auch, dass Samsung ein besseres Angebot gemacht oder schlicht einen Vorsprung in der »Extreme Ultra Violet«-Lithografie (EUV) hat. TSMC produziert zwar bereits im 7-nm-Verfahren, setzt aber dabei noch auf die ältere Immersionslithografie.

Fotolithografie

Die Immersionslithografie, auch 193-nm-Lithografie genannt, kommt schon seit einigen Jahren zum Einsatz. Mit Hilfe sogenannter Mehrfachstrukturierung war es bislang möglich, die verwendete Lichtwellenlänge zu unterschreiten.

Vereinfacht gesagt, werden dabei Strukturen versetzt zueinander aufgebracht, um die physikalischen Beschränkungen der Lichtquelle zu umgehen und Strukturbreiten weit unterhalb der eigentlichen Wellenlänge von 193 nm zu realisieren.

Mit den Anforderungen immer kleiner werdender Strukturen stoßen aber auch Immersionslithografie und Aufösungsverbesserungsverfahren an ihre Grenzen.

EUV-Lithografie gilt als Technologie der kommenden Jahre - der Umstieg ist aufwändig und teuer. (Bild: ASML)EUV-Lithografie gilt als Technologie der kommenden Jahre - der Umstieg ist aufwändig und teuer. (Bild: ASML)

Als Schlüsseltechnologie der nahen Zukunft hat die International Technology Roadmap for Semiconductors (ITRS) daher die EUV-Lithografie erkoren, die elektromagnetische Wellen mit einer Länge von 13,5 Nanometer nutzt.

Der Wechsel hin zu dieser neuen Belichtungsmethode gestaltet sich allerdings problematisch und teuer, da die bisher verwendeten Techniken nicht mehr genutzt werden können und völlig neue Verfahrensweisen und Produktionsprozesse eingesetzt werden müssen.

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Möglicherweise ist Samsungs EUV-Verfahren bereits ausgereifter als das von TSMC und kann Nvidia (technisch und/oder preislich) das bessere Komplettpaket liefern. Mit Hinblick auf die von AMD für Juli angekündigte Radeon-RX-5700-Reihe wird Nvidias 7-nm-Antwort auf jeden Fall mit Spannung erwartet.

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