Intel's procesroute naar 2025: Intel 7, 4, 3, 20A en 18A uitgelegd

Intel heeft zojuist zijn Meteor Lake-laptopprocessors onthuld naast een Raptor Lake Refresh, en daarmee kwam een ​​hernieuwde toewijding aan de procesknooppuntroutekaart van het bedrijf die het voor het eerst in 2021 publiceerde. In die roadmap stelt het bedrijf dat het in vier jaar tijd vijf knooppunten wil opruimen, iets wat geen enkel ander bedrijf in jaren is gelukt. In Intels eigen roadmap staat dat het streeft naar ‘procesleiderschap’ in 2025. Procesleiderschap is, volgens de normen van Intel, de hoogste prestatie per watt. Hoe ziet de reis ernaartoe eruit?

Intel's roadmap tot 2025: een kort overzicht

In de bovenstaande routekaart heeft Intel de transitie naar Intel 7 en Intel 4 voltooid, waarbij Intel 3, 20A en 18A de komende jaren zullen verschijnen. Ter referentie: Intel 7 is wat het bedrijf zijn 10 nm-proces noemt, en Intel 4 is hoe het zijn 7 nm-proces noemt. Waar de namen vandaan komen (hoewel je zou kunnen beweren dat ze misleidend zijn) is dat Intel 7 een zeer vergelijkbare transistordichtheid heeft als TSMC's 7 nm, ondanks dat Intel 7 is gebouwd op een 10 nm-proces. Hetzelfde geldt voor Intel 4, waarbij WikiChip feitelijk tot de conclusie komt

Intel 4 zal zeer waarschijnlijk iets dichter zijn dan het 5nm N5-proces van TSMC.

Dat gezegd hebbende, waar het heel interessant wordt, is met 20A en 18A. 20A (het 2nm-proces van het bedrijf) zou de plaats zijn waar Intel "procespariteit" zal bereiken en zal debuteren met Arrow Lake en het eerste gebruik door het bedrijf van PowerVia en RibbonFET, en dan zal 18A 1,8 nm zijn met zowel PowerVia als RibbonFET, te. Voor een meer gedetailleerd overzicht, bekijk het diagram dat ik hieronder heb gemaakt.

In de tijd van planaire MOSFET's waren nanometermetingen veel belangrijker omdat ze objectief waren metingen, maar de overstap naar 3D FinFET-technologie heeft nanometermetingen tot louter marketing gemaakt voorwaarden.

Intel 7: waar we nu zijn (soort van)

Intel 7 is wat voorheen bekend stond als Intel 10nm Enhanced SuperFin (10 ESF), en het bedrijf heeft het later omgedoopt tot Intel 7 in wat in wezen een poging was om zich aan te passen aan de naamgevingsconventies van de rest van de fabricage industrie. Hoewel je zou kunnen zeggen dat het misleidend is, zijn nanometermetingen in chips op dit moment niets anders dan marketing, en dat is al een aantal jaren zo.

Intel 7 is het laatste proces van Intel dat gebruik maakt van diepe ultraviolette lithografie, oftewel DUV. Intel 7 werd gebruikt voor de productie van Alder Lake, Raptor Lake en de onlangs aangekondigde Raptor Lake Refresh die naast Meteor Lake arriveerde. Meteor Lake wordt echter geproduceerd op Intel 4.

Intel 4: de nabije toekomst

Intel 4 is de nabije toekomst, tenzij je een laptopgebruiker bent, in welk geval het het heden is. Meteoor meer is gefabriceerd op Intel 4... grotendeels. De rekentegel van de nieuwe CPU's van Meteor Lake is vervaardigd op Intel 4, maar de grafische tegel is vervaardigd op TSMC N3. Deze twee tegels (samen met de SoC Tile en de I/O Tile) zijn geïntegreerd met behulp van Intel's Foveros 3D-verpakkingstechnologie. Dit proces wordt doorgaans disaggregatie genoemd en het AMD-equivalent wordt een chiplet genoemd.

Een grote verandering aan Intel 4 is echter dat dit het eerste fabricageproces van Intel is dat gebruik maakt van extreem-ultraviolette lithografie. Dit zorgt voor een hogere opbrengst en schaalvergroting van het oppervlak om de energie-efficiëntie te maximaliseren. Zoals Intel het stelt, heeft Intel 4 tweemaal zoveel gebiedsschaling voor krachtige logische bibliotheken in vergelijking met Intel 7. Het is het 7 nm-proces van het bedrijf, dat opnieuw verwant is aan de mogelijkheden van wat andere fabrieken in de industrie hun eigen 5 nm- en 4 nm-processen noemen.

Intel 3: een verdubbeling van Intel 4

Intel 3 is een vervolg op Intel 4, maar brengt een verwachte prestatiewinst per watt van 18% met zich mee ten opzichte van Intel 4. Het heeft een dichtere, krachtige bibliotheek, maar is tot nu toe alleen gericht op datacentergebruik met Sierra Forest en Granite Rapids. Je zult deze momenteel niet in consumenten-CPU's zien. We weten niet veel over dit knooppunt, maar aangezien het veel meer op ondernemingen is gericht, zullen normale consumenten zich er niet zo druk over hoeven te maken.

Intel 20A: Procespariteit

Intel weet dat het enigszins achterloopt op de rest van de industrie als het gaat om fabricageprocessen in de tweede helft van 2024 streeft het ernaar Intel 20A beschikbaar en in productie te hebben voor zijn Arrow Lake verwerkers. Dit zal ook de PowerVia en RIbbonFET van het bedrijf debuteren, waarbij RibbonFET eenvoudigweg een andere naam is (gegeven door Intel) voor een Gate All Around Field-Effect Transistor, of GAAFET. TSMC stapt over naar GAAFET voor zijn 2 nm N2-knooppunt, terwijl Samsung ernaar overstapt met zijn 3 nm 3GAE-procesknooppunt.

Het bijzondere aan PowerVia is dat het stroomtoevoer aan de achterkant door de hele chip heen mogelijk maakt, waarbij signaaldraden en stroomdraden afzonderlijk worden ontkoppeld en geoptimaliseerd. Met de vermogensafgifte aan de voorkant, de standaard in de industrie van nu, is er veel potentieel knelpunten vanwege de ruimte, terwijl het ook mogelijk openstaat voor problemen als stroomintegriteit en signaal interferentie. PowerVia scheidt signaal- en stroomlijnen, wat resulteert in een theoretisch betere stroomafgifte.

Stroomvoorziening aan de achterkant is geen nieuw concept, maar het is wel een concept dat al een aantal jaren een uitdaging vormt om te implementeren. Als je bedenkt dat de transistors in PowerVia zich nu in een soort sandwich bevinden tussen voeding en signalering (en transistors zijn de het moeilijkste deel van een chip om te vervaardigen, omdat deze de meeste kans op defecten met zich meebrengen), dan produceer je het harde deel van de chip na je hebt al middelen toegewezen aan de andere delen. Combineer dat met transistors, waar de meeste warmte in een CPU wordt gegenereerd, waar je nu een CPU moet koelen door een laag van stroomafgifte of signaalafgifte, en je zult zien waarom het moeilijk is gebleken om technologie te verkrijgen rechts.

Er wordt gezegd dat dit knooppunt een prestatieverbetering van 15% per watt heeft ten opzichte van Intel 3.

Intel 18A: Kijkend naar de toekomst

Intel's 18A is veruit het meest geavanceerde knooppunt waar het over moet praten, en de productie zal naar verwachting in de tweede helft van 2024 beginnen. Dit zal worden gebruikt om een ​​toekomstige Lake-CPU voor consumenten en een toekomstige CPU voor een datacenter te produceren, met een prestatieverbetering tot 10% per watt. Er zijn op dit moment niet veel details over gedeeld, en het geldt ook voor RibbonFET en PowerVia.

Het enige dat is veranderd sinds dit knooppunt voor het eerst werd onthuld, is dat het aanvankelijk bedoeld was om High-NA EUV-lithografie te gebruiken, hoewel dat niet langer het geval is. Een deel van de reden hiervoor is dat het 18A-knooppunt van Intel iets eerder wordt gelanceerd dan aanvankelijk werd verwacht, waarbij het bedrijf het terugtrok naar eind 2024 in plaats van 2025. Omdat ASML, het Nederlandse bedrijf dat EUV-lithografiemachines produceert, in 2025 nog steeds zijn eerste High-NA-scanner (de Twinscan EXE: 5200) verscheepte, betekende dit dat Intel deze voor 2024 zou moeten overslaan. Voor alles EUV, bedrijven hebben om overigens naar ASML te gaan, dus er is geen alternatief.

De roadmap van Intel is ambitieus, maar tot nu toe houdt het bedrijf zich daaraan

Nu je de routekaart van Intel voor de komende jaren begrijpt, zou je gelijk hebben als je zegt dat deze absoluut ambitieus is. Intel adverteert het zelf met ‘vijf knooppunten in vier jaar’, omdat ze weten hoe indrukwekkend dat is. Hoewel je mag verwachten dat er onderweg problemen zullen optreden, was de enige verandering sinds Intel dit plan voor het eerst onthulde in 2021 het introduceren van Intel 18A vooruit tot een nog snellere lancering. Dat is het. Al het overige is hetzelfde gebleven.

Of Intel zijn progressieve toevoegingen in de toekomst zal behouden, valt nog te bezien, maar het belooft veel goeds De enige verandering die het bedrijf heeft moeten doorvoeren, was de lancering van zijn meest geavanceerde knooppunt nog eerder dan verwacht. Hoewel het niet duidelijk is of Intel ook in de toekomst een geduchte concurrent van TSMC en Samsung zal zijn gaat om de meer geavanceerde processen (vooral als het RibbonFET bereikt), zijn we zeker hoopvol.