Intel přejmenoval výrobní procesy, aby byly lépe porovnatelné s konkurencí Zdroj: Intel

Intel přejmenoval výrobní procesy, aby byly lépe porovnatelné s konkurencí | Zdroj: Intel

Aktuálně již ve velkém probíhá 10nm litografie SuperFin Zdroj: Intel

Aktuálně již ve velkém probíhá 10nm litografie SuperFin | Zdroj: Intel

Z 10nm Enhanced SuperFin je teď Intel 7, zvýší výkona na watt až o 15 % Zdroj: Intel

Z 10nm Enhanced SuperFin je teď Intel 7, zvýší výkona na watt až o 15 % | Zdroj: Intel

Počítá se s ním u procesorů Alder Lake a Sapphire Rapids, které dorazí na konci roku 2021 Zdroj: Intel

Počítá se s ním u procesorů Alder Lake a Sapphire Rapids, které dorazí na konci roku 2021 | Zdroj: Intel

Intel 4 je nový název pro 7nm proces podle starého značení Zdroj: Intel

Intel 4 je nový název pro 7nm proces podle starého značení | Zdroj: Intel

Intel jej již připravuje pro čipy Meteor Lake, které se budou prodávat v roce 2022 Zdroj: Intel

Intel jej již připravuje pro čipy Meteor Lake, které se budou prodávat v roce 2022 | Zdroj: Intel

Intel 4 jako první využije EUV litografii Zdroj: Intel

Intel 4 jako první využije EUV litografii | Zdroj: Intel

Intel 3 opět posune výkon na watt, konkrétně až o 18 % Zdroj: Intel

Intel 3 opět posune výkon na watt, konkrétně až o 18 % | Zdroj: Intel

Intel 20A má odpovídá 2nm výrobě konkurence Zdroj: Intel

Intel 20A má odpovídá 2nm výrobě konkurence | Zdroj: Intel

Proces přinese dvě výrazné inovace, nové tranzistory RibbonFET a oddělenou napájení vrstvu o té signálové Zdroj: Intel

Proces přinese dvě výrazné inovace, nové tranzistory RibbonFET a oddělenou napájení vrstvu o té signálové | Zdroj: Intel

Vývoj tranzistorů Zdroj: Intel

Vývoj tranzistorů | Zdroj: Intel

U RibbonFETu budou hradla obklopovat kanále ze všech čtyř stran Zdroj: Intel

U RibbonFETu budou hradla obklopovat kanále ze všech čtyř stran | Zdroj: Intel

U Planar FET to bylo z jedné strany, u FinFET ze tří stran Zdroj: Intel

U Planar FET to bylo z jedné strany, u FinFET ze tří stran | Zdroj: Intel

Díky RibbonFETu se výrazně zvýší hustota čipů Zdroj: Intel

Díky RibbonFETu se výrazně zvýší hustota čipů | Zdroj: Intel

PowerVia udělá z čipů sendvič s tranzistory uprostřed Zdroj: Intel

PowerVia udělá z čipů sendvič s tranzistory uprostřed | Zdroj: Intel

Dole je napájení, uprostřed tranzistory, nahoře signálové vodiče Zdroj: Intel

Dole je napájení, uprostřed tranzistory, nahoře signálové vodiče | Zdroj: Intel

U dosavadních čipů byly tranzistory dole a nahoře se napájení a signál Zdroj: Intel

U dosavadních čipů byly tranzistory dole a nahoře se napájení a signál | Zdroj: Intel

Intel 18A je zatím hodně tajemný, víme jen to, že možná dorazí v roce 2025 Zdroj: Intel

Intel 18A je zatím hodně tajemný, víme jen to, že možná dorazí v roce 2025 | Zdroj: Intel

Pat Gelsinger vysvětluje novou roadmapu Intelu Zdroj: Intel

Pat Gelsinger vysvětluje novou roadmapu Intelu | Zdroj: Intel

Roadmapa výrobních procesů Intelu Zdroj: Intel

Roadmapa výrobních procesů Intelu | Zdroj: Intel

Evoluce tranzistorů podle Samsungu Zdroj: Samsung

Evoluce tranzistorů podle Samsungu | Zdroj: Samsung

Aktuálně již ve velkém probíhá 10nm litografie SuperFin Zdroj: Intel
Z 10nm Enhanced SuperFin je teď Intel 7, zvýší výkona na watt až o 15 % Zdroj: Intel
Počítá se s ním u procesorů Alder Lake a Sapphire Rapids, které dorazí na konci roku 2021 Zdroj: Intel
Intel 4 je nový název pro 7nm proces podle starého značení Zdroj: Intel
21
Fotogalerie

Nanometry jsou jen marketing. Intel proto přejmenoval výrobní procesy, aby dohnal konkurenci

  • Z 10nm výroby se rázem stal „Intel 7“, ze 7nm bude „Intel 5“
  • Reaguje na konkurenci s méně konzervativním značením procesů
  • Jak budou vypadat čipy budoucnosti?

Intel včera uspořádal virtuální konferenci Accelerated, od které jsme čekali leccos. Od detailů o úspěšné 10nm výrobě, přes námluvy se zakázkovými partnery, až po nové informace o budoucích procesorech rodiny Alder Lake. Dostali jsme od všeho kousek, hlavní téma prezentace ale bylo jiné. Budoucnost výrobních procesů.

Největší pozornost vzbudilo jejich přejmenování. Firma aktuálně ladila čtvrtou generaci 10nm procesu označenou jako Enhanced SuperFin, na které měly vznikat budoucí procesory Alder Lake, serverové čipy Sapphire Rapids a highendové grafiky Xe HP. Přes noc se z 10nm Enhanced SuperFinu stal proces nazvaný Intel 7.

Od nanometrů k angstromům

Výrobce v označení nepoužívá nanometry, číslovka má být srovnatelná s tím, co nabízí konkurence, tj. dnes TSMC (N7FF) a Samsung (7LPP). Jméno výroby podle nanometrů už dnes totiž stejně nedává smysl, protože číslo nereprezentuje skutečnou velikost tranzistoru.

Co se z planárních tranzistorů staly 3D FinFETy, nůžky se začaly rozevírat. Intel byl dosud konzervativní. S jeho 10nm procesem lze na milimetr čtvereční nasázet 100 milionů tranzistorů. Samsung a TSMC na jejich 10nm litografiích zvládnou jen poloviční množství. Denzita Intelu odpovídá (nebo spíš lehce převyšuje) konkurenční 7nm technologii.

Hustota logických jednotek pochopitelně není jediný důležitý parametr. Srovnávat se dají maximální dosažitelné frekvence, výkon na watt atd. Z marketingového hlediska to ale vypadalo, že je Intel více pozadu, než ve skutečnosti je. Proto číslování „zrychlil“.

intel-accelerated-2021-20.jpg
Aktuální roadmapa procesů Intelu

Z původní 7nm výroby určené pro klientské procesory Alder Lake a serverové Sapphire Rapids teď bude Intel 4 (evidentně si věří, že jde o lepší proces než konkurenční 5nm). Půjde o první proces Intelu plně využívající extrémní ultrafialovou litografii (EUV).

Následovat bude optimalizovaný Intel 3, který o 18 % zvýší výkon na watt. A po něm přijde Intel 2 Intel 20A. Áčko symbolizuje angstrom, čili jednotku délky odpovídající 100 pikometrům nebo 0,1 nanometru, 20A se tak má rovna konkurenční 2nm výrobě. Tohle bude skutečná revoluce, avšak zároveň velká překážka ve vývoji, resp. výrobě.

Intel u procesu využije nové technologie RibbonFET a PowerVia, o kterých se rozepíšeme níže. Na využití Intel 20A se už firma předběžně domluvila s Qualcommem, který by tento proces mohl využít u budoucích Snapdragonů. Po 20A pak dorazí ještě vylepšený Intel 18A.

Budoucí výrobní procesy Intelu
Proces Starší název Start výroby Produkty Poznávací znamení
10nm SuperFin 10nm++ již běží Tiger Lake, SG1, DG1 první úspěšná 10nm výroba Intelu
Intel 7 10nm Enhanced SuperFin H2 2021 Alder Lake, Raptor Lake, Sapphire Rapids, Xe HP až o 15 % vyšší výkon na watt oproti 10nm SF
Intel 4 7nm H2 2022 Meteor Lake, Granite Rapids poprvé EUV, až o 20 % vyšší výkon na watt oproti Intelu 7
Intel 3 7nm+ H2 2023 ? lepší využití EUV, až o 18 % vyšší výkon na watt oproti Intelu 4
Intel 20A 5nm 2024 ? RibbonFET, PowerVia, využití High NA EUV (první mezi výrobci)
Intel 18A 5nm+ H2 2025 ? ?

Zcela nové tranzistory

Po více než deseti letech, kdy všichni hlavní výrobci čipů přešli na FinFET, nás čeká další revoluce tranzistorů. Jmenují se GAAFET (TSMC), MBCFET (Samsung) nebo RibbonFET (Intel). Samsung s nimi počítá u 3nm litografie pro rok 2023. TSMC je nasadí někdy ve stejné době až u 2nm procesu. Intel ji má v roadmapě pro rok 2024 u výroby 20A.

Zatímco u planárních tranzistorů se hradla dotýkala kanálů jen z jedné (vrchní strany), u FinFETů už zasahovala i do obou boků. Až u RibbonFETu (a jeho alternativy jiných výrobců) ale hradla obklopí kanály ze všech čtyř stran. FinFETy skládaly kanály vedle sebe horizontálně, RibbonFETy je budou vrstvit nad sebou. Takové tranzistory se mohou zmenšit, takže se efektivněji využije plocha křemíkového waferu.

samsung-gaafet.jpg
Evoluce tranzistorů (zdroj: Samsung)

Proces 20A ale přinese i další významnou inovaci – PowerVia. Intel zruší zavedené pořádky, kdy vrstva tranzistorů byla v čipu dole, zatímco nad ní se navzájem proplétaly vodiče signálu a elektřiny. (V pouzdře se orientace přehodila, aby tranzistory byly nahoře a daly se lépe chladit.)

PowerVia datové a elektrické vodiče oddělí a tranzistory zůstanou uprostřed. Výhody? Spodní vrstvy s elektrickými vodiči nebudou tolik trpět na úniky napětí, což zvýší energetickou efektivitu. Vrchní vrstvy se signálovými vodiči se zase mohou zahustit, takže čipy by mohly běžet na vyšších frekvencích.

O nevýhodách Intelu nemluví, byť teoreticky hrozí, že citlivá vrstva tranzistorů bude z horní strany tepelně izolována, a tedy nepůjde tak dobře uchladit. Účinnost nové koncepce ale ukáže až praxe, Intel zatím technologii demonstroval jen na papíru.

Podle aktuálních plánů by procesory postavené na procesu 20A měly sjíždět z linek už za tři roky, takže teoreticky je uvidíme u Core 15. generace. Po dosavadních problémech s 10nm litografií se každopádně cíl uvádět každý rok nový (či výrazně přepracovaný) výrobní proces jeví jako velmi ambiciózní…

Určitě si přečtěte

Články odjinud