Intel ogłasza zmiany w litografiach - Alder Lake z procesem Intel 7. Na horyzoncie także Intel Å20 z rewolucyjnym RibbonFET

Około dwa tygodnie temu firma Intel zapowiedziała specjalną prezentację, w której udział mieli wziąć m.in. Pat Gelsinger - obecny CEO firmy oraz dr. Ann Kelleher. Od lat wiadomo, że Intel napotkał mnóstwo problemów przy wdrażaniu 10 nm litografii, co spowodowało spore opóźnienia - na większą skalę proces technologiczny wprowadzono dotychczas tylko w laptopach, podczas gdy desktopowe procesory aż do 11 generacji Rocket Lake wykorzystywały 14 nm proces produkcyjny. Dopiero niedawno litografia 10 nm pojawiła się w pierwszych serwerowych procesorach Xeon z linii Ice Lake-SP, a także wprowadzono 6 i 8-rdzeniowe procesory Tiger Lake-H dla najwydajniejszych notebooków, które korzystają z procesu określanego mianem 10 nm SuperFin. W międzyczasie AMD jednak zdążyło już wykorzystać 7 nm litografię TSMC, przez co obecny proces Intela może dla wielu kojarzyć się jako zauważalnie gorszy. Z tego powodu producent zdecydował całkowicie zmienić obecny sposób nazewnictwa kolejnych litografii.

Podczas dzisiejszej prezentacji Intel Accelerated, Pat Gelsinger ujawnił nowy plan wydawniczy procesorów technologicznych. Kolejne litografie będą miały zmienione nazewnictwo, począwszy od kolejnej generacji procesorów Alder Lake - wykorzystają one proces technologiczny określany jako "Intel 7" zamiast Enhanced 10 nm SuperFin.

Intel Meteor Lake - projekt architektury procesorów zostanie ukończony w tym roku. Premiera w 7 nm litografii w 2023 roku

Wprowadzenie nowej nomenklatury dla procesów technologicznych oraz same zmiany w ich projektowaniu - to dwa najważniejsze punkty dzisiejszej prezentacji, odbywającej się pod czujnym okiem Pata Gelsingera. Po pierwsze Intel przygotował nowy plan wydawniczy dla kolejnych generacji procesorów. Jak wiadomo, nadchodzące układy Alder Lake korzystają z procesu, dotychczas określanego mianem Enhanced 10 nm SuperFin. Od teraz litografia ta będzie nazywana Intel 7 i właśnie w tym procesie wytwarzane będą nadchodzące CPU dla desktopów, notebooków oraz serwerów. Litografia ta wykorzystuje zaawansowane tranzystory o nazwie Enhanced SuperFin. Intel 7 oferuje od 10 do 15 procent wyższą wydajność na wat w porównaniu do procesu 10 nm SuperFin (Tiger Lake-U/H35/H45), co jest zasługą przede wszystkim zmodyfikowanych i usprawnionych tranzystorów SuperFin. Intel 7 zostanie wykorzystany zarówno w konsumenckich procesorach Alder Lake jak również serwerowych Sapphire Rapids - producent przy okazji potwierdził, że układy te wejdą do masowej produkcji w pierwszym kwartale 2022 roku.

Kondensator Enhanced SuperFin, który wykorzystano w procesie Intel 7.

Intel Meteor Lake - producent potwierdza zakończenie prac nad projektem nowej architektury x86 dla procesorów

Następnym przystankiem będzie Intel 4 z litografią EUV (dotychczas określany jako 7 nm proces). Tutaj Intel jest bardzo zadowolony z postępów i tym razem nie powinniśmy czekać tak długo jak na szersze wprowadzenie 10 nm. Proces technologiczny Intel 4 będzie ukończony w połowie 2022 roku i zaoferuje o 20% wyższą wydajność na wat w porównaniu do litografii Intel 7. Intel 4 zostanie wykorzystany w konsumenckich procesorach z rodziny Meteor Lake (data premiery - 2023 rok) oraz serwerowych układach Granite Rapids z premierą również w 2023 roku. W 2024 roku producent wprowadzi procesory (najpewniej konsumenckie układy Lunar Lake) oparte o kolejną litografię - Intel 3 - która będzie ostatnią wykorzystującą usprawnione tranzystory FinFET. Dzięki dalszym optymalizacjom, proces Intel 3 ma zaoferować do 18% wyższą wydajność na wat w porównaniu do Intel 4. Ten węzeł będzie gotowy do wdrożenia w połowie 2023 roku.

RibbonFET - kondensator nowej generacji, który w 2025 roku zastąpi obecne kondensatory FinFET oraz ich zoptymalizowane i usprawnione wersje SuperFin.

W 2025 roku (lub jeszcze pod koniec 2024 roku) producent zamierza wprowadzić całkowicie procesory, korzystające z litografii "Intel 20Å". Oznaczenie Å, umieszczone w nazwie, odnosi się do jednostki długości Angstrem, domyślnie służącej do liczbowego wyrażania wartości bardzo małych długości, porównywalnych z rozmiarami atomów. Litografia ta ma przynieść dwie rewolucyjne technologie. Po pierwsze zostaną wprowadzone tranzystory RibbonFET. Jest to implementacja tranzystora typu "gate-all-around", będącą pierwszą nową architekturą tranzystorową firmy Intel od czasu wprowadzenia tranzystorów typu FinFET w 2011 roku. Technologia ta zapewnia szybsze przełączanie tranzystorów przy jednoczesnym osiągnięciu tego samego prądu napędowego co wiele żeberek w mniejszej obudowie. PowerVia to unikalna, pierwsza w branży implementacja dostarczania zasilania od tyłu, optymalizująca transmisję sygnału poprzez wyeliminowanie potrzeby routingu zasilania na przedniej stronie wafla. Oczekuje się, że litografia Intel 20Å wejdzie na rynek w 2024 roku. Intel ma już plany na dalsze udoskonalanie procesu technologicznego - Intel 18Å ma zostać wprowadzony mniej więcej w połowie 2025 roku i otrzymać usprawnienia kondensatorów RibbonFET, tym samym oferując jeszcze wyższą wydajność oraz lepszą efektywność energetyczną.

Schemat działania technologii PowerVia.

Intel zaktualizował również informacje dotyczące techniki Foveros, czyli autorskiej technologii łączenia różnych matryc w chipie (XPU). Foveros wykorzystuje możliwości pakowania na poziomie wafla, aby zapewnić pierwsze w swoim rodzaju rozwiązanie do układania w stosy 3D. Procesory z rodziny Meteor Lake będą drugą generacją implementacji Foveros w produktach konsumenckich (pierwszym była seria Lakefield), charakteryzującą się odstępem pomiędzy wypustkami wynoszącym 36 mikronów (μ), płytkami obejmującymi wiele węzłów technologicznych oraz zakresem mocy termicznej w zakresie od 5 do 125 W. Kolejne dwie generacje pakowania Foveros zostały nazwane Foveros Omni oraz Foveros Direct - obie technologie powinny być gotowe przed końcem 2023 roku. Foveros Omni powinien pozwolić na dezagregację matryc, a także mieszanie wielu płytek wierzchnich z wieloma płytkami podstawowymi w różnych węzłach produkcyjnych. Z kolei celem Foveros Direct jest umożliwienie bezpośredniego łączenia miedzi z miedzią w celu uzyskania niskooporowych połączeń, a tym samym zacierania granicy pomiędzy miejscem, gdzie kończy się wafel, a miejscem gdzie zaczyna się obudowa. Foveros Direct umożliwia wytworzenie wypustek o rozmiarze poniżej 10 mikronów, co zapewnia o rząd wielkości większą gęstość połączeń w układaniu stosów 3D, otwierając nowe koncepcje podziału funkcjonalnego matrycy, które wcześniej były nieosiągalne. Zapowiedzi brzmią bardzo interesująco, jednak dopiero kolejne lata pokażą, na ile Intelowi uda się przełożyć zapowiedzi w rzeczywiste produkty.