Eine schon im März von AMD gezeigte Präsentation (PDF) beinhaltet auch eine interessante Folie zu den Platzeinsparungen und Herstellungskostenreduzierungen der einzelnen Fertigungsverfahren von 45nm bis hin zu (prognostiziert) 10nm. Einzurechnen wäre dabei, daß man zwischen zwei Fullnodes früher einmal fest mit einer Halbierung des Platzbedarfs sowie einer nahezu Halbierung der Herstellungskosten für denselben Chip rechnen konnte – oder eben der Möglichkeit, einen doppelt so großen Chip auf derselben Chipfläche zu nahezu denselben Kosten herstellen zu können. Insbesondere der Fortschritt im Grafikchip-Bereich basiert seit rund einer Dekade primär auf diesem Prinzip – und gerät nun aber (wie bekannt) immer mehr ins Wanken:

AMD: Economics of Process Scaling

Denn unterhalb der 28nm-Fertigung sind die Fortschritte bei der Reduktion von Platzbedarf und Herstellungskosten pro Transistor bei weitem nicht mehr auf dem Weg zu der früher üblichen Halbierung. Jene wird noch nicht einmal beim Sprung zwischen 28nm und 14nm erreicht, selbst der großen Sprung zwischen 28nm und 10nm bietet zwar eine Halbierung des Platzbedarfs, aber noch keine Halbierung der Herstellungskosten. Es gab zwar früher auch schon ähnliche Meldungen, aber diese Folie von AMD ist in ihrer klaren Sprache und den gut quantifizierbaren Einzelwerten weitaus aussagekräftiger als alles frühere Material:

Gut zu sehen, wie die frühen Fullnode-Sprünge das übliche Fortschritts-Versprechen weitgehend halten konnten: Zwischen 40nm und 28nm sinkt der Platzbedarf um 54%, die Herstellungskosten um 45%. Ausgehend von 28nm ist dagegen nicht einmal mit der 10nm-Fertigung ein ähnlich guter Sprung zu erreichen: Zwar geht es beim Platzbedarf um 56% nach unten, bei den Herstellungskosten aber nur um 24%. Generell hat die komplette Datenbasis die Tendenz, bei den kleineren Fertigungsverfahren zwar wieder vernünftige Flächenvorteile zu bieten, aber bei den Herstellungskosten nur deutlich abgeschwächter nach unten gehen. In der Folge dessen sind also Chips mit der doppelten Transistorenmenge und damit grob der doppelten Performance rein technisch herstellbar – rein praktisch werden jene dann aber auch erheblich teurer in der Fertigung, so daß durchaus in Frage steht, ob die Chipentwickler alle technischen Vorteile der neuen Fertigungsverfahren auch wirklich ausnutzen werden.

Direkt bezogen auf die kommenden Grafikchip-Generationen unter der 14/16nm-Fertigung (AMD Arctic Islands & nVidia Pascal) sowie unter der 10nm-Fertigung (unbekannte AMD-Generation & nVidia Volta) sind die Aussichten jedoch noch viel trüber: Zwischen 28nm und 14nm gibt AMD nur eine Reduzierung des Platzbedarfs von 35% an, das reicht bei weitem nicht für eine Verdopplung der Transistoren-Anzahl aus, sofern man nicht unrealistisch große Chips auflegen wollte. Bleibt man bei derselben Chipgröße, kann ein 14nm-Chip nur gut 55% mehr Transistoren tragen und wird dafür trotzdem um ein Drittel teuer als ein (von der Chipfläche her) gleich großer 28nm-Chip ausfallen.

Zwischen 14nm und 10nm sind diese Ausgangswerte mit 32% weniger Platzbedarf und nur 12% weniger Herstellungskosten sehr ähnlich gelagert, die vorstehenden Prognosen treffen auch hier zu bzw. fallen sogar nochmals ein paar Prozentpunkt niedriger aus. Damit werden in den kommenden Grafikkarten-Generationen voraussichtlich nicht nur die Kartenpreise steigen, sondern auch die bisher übliche (grobe) Leistungs-Verdopplung pro Fertigungs-Generation auf ein Niveau von ungefähr +50% heruntergedimmt werden. Bei den Prozessoren unter den 14nm- und 10nm-Fertigungstechnologien sind diese Probleme hingegen bei weitem nicht so spürbar, da Consumer-Prozessoren von deren Chipgröße her nicht am Limit der Herstellbarkeit designt werden.