COMPUTING

Intel renueva la marca de sus futuros nodos de procesos y actualiza la hoja de ruta

Intel ha realizado algunos cambios y anuncios importantes con respecto a los próximos productos y cómo se comunicarán las mejoras futuras en la fabricación de la empresa. Estos cambios tendrán un impacto significativo en cómo hablamos sobre los productos Intel en el futuro.

Hace décadas, había un grupo industrial responsable de definir las características de cada nuevo nodo de litografía y una convención acordada sobre lo que significaba un nuevo nodo. La práctica real de nombrar un nodo en nanómetros (45 nm, 32 nm, 28 nm, etc.) se ha divorciado de cualquier métrica objetiva durante muchos años. Hoy en día, TSMC, Intel y Samsung tienen estándares diferentes para lo que es un “nodo” dado. El proceso FinFET de 16 nm de TSMC conservó muchas de las mismas dimensiones que su nodo de 20 nm, pero agregó FinFET. 12 nm era entonces un refinamiento adicional de 16 nm, pero no ofrecía la mejora de densidad que implicaría la reducción numérica de 20 nm a 12 nm. Estas diferencias entre las empresas son la razón por la que a menudo hemos escrito que el 14nm de Intel era más comparable al 10nm de TSMC, y su 10nm más comparable a los 7nm de TSMC.

El nuevo método de Intel para comunicar las mejoras de los nodos reconoce este hecho. La empresa eliminará el “nm” de los nodos futuros y se referirá a ellos solo por el número: Intel 7, Intel 4, etc. La “A” significa “angstrom”, la unidad de medida por debajo del nanómetro. Un angstrom = 100 picómetros, mientras que un nanómetro = 1000 picómetros.

Los nodos anteriores seguirán siendo referidos por su nomenclatura original. Todavía se considera que Tiger Lake se basa en el proceso de 10 nm de Intel. Sin embargo, cuando se lance Alder Lake, su “SuperFin mejorada” no se etiquetará como 10nm ++ o +++ o lo que sea, se construirá en Intel 7. Intel 7nm, cuando llegue, se conocerá como Intel 4 No está claro si Intel 3 representa un nodo refinado de 7nm o 5nm, pero parece más probable un refinado 7nm. Se espera que el 7nm de Intel muestre en 2022 y se envíe al volumen en 2023, y se espera el “avance” de Intel 20A en el primer semestre de 2024. Esto puede sugerir un enfoque de dos niveles en el que Intel 3 es una versión refinada y pulida de Intel 4, pero no un nuevo nodo. Intel también podría introducir 20A para dispositivos móviles primero mientras retiene los chips de escritorio en el nodo anterior, como lo ha hecho desde que Broadwell debutó en 2014.

Cambiar el nombre de los nodos a un número adimensional está bien para nosotros. Las métricas como “7nm” ya son esencialmente adimensionales. Agregar “nm” al final del número como si hubiera una relación entre el nombre del nodo y la métrica es confuso y alienta a las personas a creer que tal relación existe.

Según Intel, sus nuevos nombres de nodos se basan en mejoras relativas del rendimiento por vatio, no en el rendimiento bruto. En la actualidad, los nombres de los nodos no están claramente anclados a ninguna métrica única de mejora (rendimiento, potencia o área). Los nuevos nodos siempre han sido ocasiones para que las fundiciones promocionen su destreza en la fabricación, pero las mejoras específicas de la transición de un nodo son particulares en sí mismas. La gran brecha entre 28 nm y 20 nm parecería implicar que este último sería un nodo importante, pero relativamente pocas empresas lo usaron. El FinFET de 16 nm de TSMC (que usaba el mismo BEOL que 20 nm) era el nodo principal. El cambio de AMD de 32nm SOI a 28nm de silicio plano en GF no tuvo un impacto neto significativo en el consumo de energía, aunque el número de nodo se redujo en 4. Los 5nm de TSMC ofrecen un rendimiento modesto y avances en el consumo de energía sobre su nodo de 7nm, pero es hasta 1.8 x más denso, en comparación con las ganancias de potencia y rendimiento en el rango de 1,15x – 1,2x. He escrito en el pasado que los nuevos nodos los define cualquier grupo de amigos de ingenieros de tecnología que puedan volcar para que las cosas funcionen mejor después de que la reducción de nodos empeora todo, y esto seguirá siendo cierto.

Esta diapositiva también reitera que Intel presentará EUV en 7 nm 4 y extender su uso a 3. A 20A, Intel introducirá ribbonFETs. Esta es su versión de la tecnología de nanocables y nanohojas que se están investigando actualmente en TSMC y Samsung. Intel 3 será la última versión de FinFET de la compañía, e Intel quiere estar en una posición de “liderazgo incuestionable” para 2025. Intel 4 será un encogimiento de nodos completo de Intel 7.

PowerVia es la nueva tecnología de Intel para la entrega de energía. En lugar de ejecutar interconexiones en la parte superior de la pila de transistores, todos estos circuitos se moverán hacia la parte inferior. Según Intel, esto permite que la parte superior del chip se utilice para el enrutamiento de la señal, elimina la caída de voltaje (con una mejora correspondiente en la eficiencia energética) y permitiría a la empresa utilizar un enrutamiento de señal más denso en total o velocidades de cable más rápidas. La velocidad del cable es una fuente importante de retraso en los diseños de chips modernos, por lo que las mejoras aquí son muy útiles.

Más allá de PowerVias, Intel está trabajando en dos nuevas tecnologías de interconexión 3D: Foveros Omni y Foveros Direct. Foveros Omni cuenta con columnas de cobre para mover la energía al dado superior de la pila Foveros, minimizando la penalización de TSV para este tipo de unión. Foveros Omni también permitirá a Intel combinar diferentes nodos base construidos en diferentes procesos de fabricación juntos y ofrece protuberancias de soldadura de 25 micrones. Foveros Direct permite uniones directas de cobre-cobre con protuberancias de 10 micrones, lo que aumenta la densidad general. Intel no ha revelado si EMIB, su interconexión puente 2.5D, seguirá evolucionando.

Intel introducirá 12 capas de EUV en Intel 4 y una desconocida para Intel 3 e Intel 20A. Intel no ha pedido tantas máquinas EUV como algunos de sus competidores, pero espera implementar máquinas EUV de alta NA en el futuro. El EUV de alta NA es una alternativa a la EUV de múltiples patrones, y es posible que Intel tenga la intención de realizar compras de EUV más grandes cuando las máquinas de alta NA estén finalmente disponibles.

Intel duplica su destreza en la fabricación

Intel está enfatizando sus históricas habilidades de fabricación con estos anuncios. Es similar a lo que hizo la compañía en 2018 para su Tech Day, con la salvedad de que a fines de 2021 / principios de 2022 será la primera vez que veamos algunas de las tecnologías que Intel anunció entonces, como Foveros, en el envío de hardware.

El argumento implícito de Intel para los posibles clientes de la fundición y los usuarios finales es que sus problemas de 10 nm representaban una desviación de décadas de excelente ejecución, no una nueva normalidad para la empresa. Durante los últimos 30 años, Intel ha liderado la industria de los semiconductores durante mucho más tiempo del que lo ha retrasado. Nombrar a un experto de Intel desde hace mucho tiempo como Pat Gelsinger fue parte de la estrategia de Intel para pintarse a sí mismo como un regreso a sus raíces.

Pero Intel no solo aspira a regresar a sus días de gloria. La compañía nos dijo que los nodos avanzados, incluidos explícitamente Intel 3 e Intel 20A, se ofrecerán a sus clientes de fundición. La implicación es que tecnologías como Foveros, Foveros Omni, Foveros Direct y PowerVias también lo serán. Intel quiere que sus clientes lo asocien con la excelencia en la fabricación, ya sea que el silicio dentro de un dispositivo determinado esté basado en x86 o no. Para que eso suceda, deberá ofrecer soluciones competitivas contra su rival TSMC.

El mes pasado, escribí un análisis profundo de la cuestión de si las comparaciones entre las denominadas CPU “CISC” y “RISC” son una forma eficaz de comparar microprocesadores modernos. Desde mediados de la década de 1990 hasta principios de la de 2000, la fabricación superior de Intel fue clave para su éxito a largo plazo y la eventual adquisición de x86 del mercado de CPU. TSMC y Samsung son mucho más capaces que cualquier fabricante de CPU RISC en esa época, mientras que Intel se encuentra en una posición relativa más débil, pero la hoja de ruta de lanzamiento de la compañía es agresiva.

A medida que el escalado se vuelve más difícil, la contribución absoluta de la litografía al rendimiento, la potencia y las mejoras de área de cada nodo ya ha comenzado a disminuir. La decisión de Intel de enfatizar las tecnologías de interconexión alternativas junto con un cambio eventual a los ribbonFET reconoce esta tendencia. No sabemos cómo se compararán Foveros, Foveros Omni o Foveros Direct con las ofertas de TSMC, pero cualquier ventaja que Intel pueda obtener de sus nuevos métodos de interconexión se puede utilizar para reducir el consumo de energía x86 en general, mejorar el rendimiento o ambas cosas.

Oh, un último dato: el lago de meteoritos de Intel grabado en Este cuarto. Tape-in ​​significa que los diversos grupos de diseño que contribuyen con bloques de IP a Meteor Lake han enviado su trabajo a la base de datos del producto final. Esto es distinto del tape-out, que se refiere al envío de un diseño completo a la fábrica para su fabricación. Se espera que Meteor Lake se lance en 2023, por lo que todavía estamos a algunos años del volumen comercial.

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