Hopper & Lovelace (RTX 4000): Nvidias Next-Gen-GPUs sollen auf TSMCs N5-Prozess setzen

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Der Ausflug zu Samsung scheint beendet: In einem Leitartikel berichtet Digitimes über große Pläne von Nvidia auf Basis von TSMCs N5. Nicht nur die Datacenter-Lösung Hopper als Nachfolger der Profi-Ampere-Karten soll demnach erneut bei TSMC gefertigt werden, auch Lovelace für GeForce RTX 4000 soll komplett nach Taiwan gehen.

Der Digitimes-Bericht fasst viele Informationen zusammen, die in den vergangenen Wochen und Monaten als Brotkrumen und Gerücht bereits zu lesen waren. Im Frühjahr bestätigte Nvidia offiziell, dass der namenlose Ampere-Nachfolger im Jahr 2022 erscheinen wird.

Nvidia Hopper: Multi-Chip-GPU in 5 nm

Für das Profi-Segment wird der Chip unter dem Codenamen Hopper erwartet, es dürfte Nvidias erste Multi-Chip-GPU-Architektur werden. Dabei kommt TSMCs CoWoS-Technologie zum Einsatz, die Nvidia bereits seit Jahren nutzt, nun eben aber in der Ausbaustufe für multiple GPUs, so wie es AMD mit der neuen Instinct MI250 aktuell gerade erstmals präsentiert hat: Zwei Chips und acht HBM-Stacks sind hier das aktuelle Aushängeschild. Bei Nvidia Hopper soll sich ASE um das Packaging kümmern.

TSMCs CoWoS entwickelt sich stetig weiter (Bild: TSMC)

Nvidia Lovelace: Klassisch monolithisch in 5 nm

Lovelace für Consumer, vermutlich die Basis für GeForce RTX 4000, wird hingegen nach aktuellem Kenntnisstand noch eine klassische monolithische BGA-GPU. Frühe Gerüchte brachten über 18.000 Shader ins Gespräch, GDDR6X in der aktuell geplanten schnellsten Ausbaustufe mit 21 Gbps soll an einem 384-Bit-Speicherinterface zum Einsatz kommen. Neben dem Ausbau der Shader (71 Prozent mehr als im Vollausbau des GA102 mit 84 SM und 10.752 FP32-ALUs) soll der Takt steigen und zusammen mit Architekturverbesserungen ein deutlich schnelleres Gesamtkonstrukt zum Vorschein kommen. Aber dies ist bekanntlich immer das Ziel.

Samsung ist wohl aus der 1. Reihe raus

Die aktuelle Zweiteilung, Profi-Chips in Taiwan bei TSMC in N7 und Consumer-Lösungen bei Samsung in einem Custom-8-nm-Prozess, würde damit der Vergangenheit angehören, wenngleich Chips der Familie RTX 3000 noch auf Jahre von Samsungs Bändern rollen dürften – Nvidia bringt bekanntlich in Kürze einen Refresh eines 3 Jahre alten RTX-2060-Chips.

Viele Gerüchte und Spekulationen waren bereits seit Beginn dieser Zweiteilung im Umlauf, Zweifel an Samsungs Foundry als Hersteller für große GPUs hinsichtlich Ausbeute aber auch Stromverbrauch begleiteten das Thema stetig. Die Rückkehr zu TSMC wurde deshalb einerseits sowohl erwartet oder gar erhofft, doch sie könnte andere Probleme erstellen: Woher die Kapazität nehmen?

TSMCs 5-nm-Prozess wird aktuell noch von Apple belegt

TSMCs N5-Prozess ist stark gefragt, vermutlich schon heute zu stark. Apple als Hauptabnehmer muss quasi zwingend in die nächst höhere Fertigungsstufe gehen, damit Kapazitäten in der zweiten Reihe frei werden. So sieht es der Plan auf dem Papier auch vor: Apple geht ab Mitte 2022 zum neuen Fertigungsschritt N3, andere Chips können bei N5 nachrücken.

TSMC baute zuletzt für große Fertigungsschritte immer direkt eine neue Fabrik. Für N3 wird Fab 18 erweitert. Die Fab 18 in Taiwan ist das aktuelle Schmuckstück des Herstellers, dort werden N5-Chips in Serie gefertigt. Erst drei Phasen dieser Fabrik sind am Netz, für den Start der N3-Fertigung im kommenden Jahr werden mindestens drei weitere zur Verfügung stehen, die derzeit fertig gebaut werden. Um die Kapazität dann in Zukunft noch weiter zu steigern, sind mindestens noch zwei Erweiterungen geplant, sodass die Fab 18 am Ende aus aktuell geplanten acht Phasen bestehen wird.

TSMC in Tainan mit Fab14, Fab18 und AP2 (Bild: TSMC)

Für Lovelace wurde zuletzt und auch heute wieder seitens Digitimes das Ende des Jahres 2022 als Starttermin spekuliert – das könnte hinsichtlich der Kapazität also aufgehen. Auch AMDs N5-Produkte sind allesamt ab dem zweiten Halbjahr 2022 geplant – auch das passt also. Das Kapazitätspuzzle mit TSMC als wichtigstem Baustein in der Mitte könnte im Idealfall letztlich wirklich aufgehen.