0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Технологические планы Intel

Содержание

Рассекречены планы Intel. Небывалые процессоры по технологии 1,4 нм уже не за горами

В течение всего следующего десятилетия Intel собирается раз в два года переходить на все более совершенные техпроцессы в стремлении обогнать основных соперников. Конечная цель – 1,4 нанометра против нынешних 10 нм, переход на которые с 14 нм занял у Intel четыре года.

Грандиозные планы Intel

Компания Intel раскрыла свои весьма амбициозные планы по переходу на новые суперсовременные нормы производства процессоров и опережению всех своих конкурентов. Дорожная карта, которую Intel показала на конференции International Electron Devices Meeting (IEDM), рассчитана на 10 лет, и в 2029 г. компания намерена достичь таких высот, о которых пока не задумываются ни AMD, ни Samsung, ни TSMC.

К концу следующего десятилетия по данным ресурса AnandTech, опубликовавшего в интернете слайд с презентации, Intel планирует освоить 1,4-нанометровый техпроцесс, о котором действительно пока не помышляет ни один крупный производитель и разработчик микросхем. Проблема заключается лишь в том, что сейчас, в 2019 г. дела у компании идут далеко не самым лучшим образом.

Вперед, в светлое будущее

Дорожная карта Intel начинается с 2019 г., в котором она, спустя годы трудов, освоила 10-нанометровые нормы производства. Следующий пункт – 7 нанометров, и к этой технологии чипмейкер намерен прийти к 2021 г. одновременно с внедрением технологии EUV – литографии со сверхжестким ультрафиолетовым излучением.

Фактически, Intel продолжает исповедовать наблюдение, сделанное в 1965 г. ее основателем Гордоном Муром (Gordon Moore) и получившее в дальнейшем название «закон Мура». Оно гласит, что количество транзисторов, размещаемых на кристалле интегральной схемы, удваивается каждые 24 месяца или каждые два года.

Intel же собирается каждые два года переходить на новый техпроцесс в течение всего десятилетия и попутно внедрять новые виды литографии, подробности о которых держит в тайне. Так, в 2023 г. она хочет освоить 5 нанометров, в 2025 г. – 3 нм, в 2027 г. – 2 нм, и в 2029 г. достичь поставленной цели в 1,4 нанометра. Как именно она планирует все это сделать, пока остается неизвестным, но, если судить по актуальным темпам развития процессорного бизнеса Intel, шансы на успех пока не очень высоки.

Не самое успешное настоящее

За счет чего Intel планирует такими темпами осваивать все новые и новые техпроцессы, остается загадкой, однако на фоне того, что ей понадобилось четыре года для перехода с 14 нанометров на 10, смена норм каждые два года выглядит очень сомнительной. К тому же, компания никак не может наладить массовое производство новых чипов и продолжает заваливать рынок 14-нанометровыми процессорами, и все это во время того, как AMD, главный ее конкурент, успешно продвигает 7 нанометров.

В настоящее время Intel не только не стремится как можно быстрее вывести на рынок свои по-настоящему новые чипы – она еще и возрождает старые. CNews сообщал, что в начале декабря 2019 г. Intel повторно начала продажи процессора Pentium G3420, который вышел в 2013 г. и основывается на 22-нанометровом техпроцессе. В настоящее время этот чип настолько морально устарел, что даже самые дешевые AMD Ryzen обходят его по производительности и возможностям.

Но, если AMD, у которой нет собственных заводов (она заказывает процессоры у TSMC), постепенно обходит Intel лишь в розничном и оптовом сегментах рынка процессоров, то в сфере производства Intel сильно отстала от большинства других своих конкурентов. Пока она выжимает последние соки из 14-нанометровой линии и грезит о 1,4 нм, корейская Samsung освоила производство по нормам 5 нм, и сделала она это на четыре года раньше, чем собирается сделать Intel – в апреле 2019 г.

Тайваньская компания TSMC, поставляющая микросхемы десяткам клиентов, в том числе AMD и Apple, в июне 2019 г. приступила к разработке 2-нанометрового техпроцесса Сроки перехода на него она пока не называет, но Intel в этом плане она опережает как минимум на семь лет.

По состоянию на 11 декабря 2019 г. TSMC готовилась к запуску 5-нанометровой линии – она заработает в течение 2020 г. 3-нанометровое производство компания планирует освоить в 2021 или 2022 г., в зависимости от уровня спроса. Не исключено, что к 2 нанометрам она вплотную подойдет в 2023 или 2024 г., тогда как Intel к тому моменту освоит лишь 5 нм.

Возможный возврат в прошлое

Дорожная карта Intel рассказала и о заложенной в новые технологии компании возможности так называемого «обратного портирования» (back porting) двух соседствующих узлов карты. Это своего рода защита Intel от возможных неурядиц в процессе освоения новых техпроцессов.

Обратное портирование подразумевает возможность переделки кристалла, изначально заточенного под более тонкий техпроцесс (к примеру, 5 нм) под более старые нормы (например, 7 нм). Фактически, Intel сможет выпускать новые процессоры без задержек, пусть и по более старым технологиям. Back porting она испытает в очень скором будущем — ее новые ядра Willow Cove, которые с самого начала проектировались под 10-нанометровое семейство процессоров Tiger Lake, будут использоваться в 14-нанометровой линейке Rocket Lake.

Технологические планы Intel

Сегодня, когда размер мельчайших элементов логических микросхем — транзисторов — от поколения к поколению становится все меньше и меньше, а плотность их интеграции на кристалле полупроводникового устройства, согласно закону Мура, стремительно возрастает, разработчикам становится все труднее решать технологические проблемы, возникающие в силу действия естественных законов физики.

Roadmap Intel `2003-2011

Каждый переход на технологические нормы следующего поколения дарит разработчикам пышный букет проблем, связанных как с проектированием чипов, так и с последующим внедрением их в массовое производство.

Следующая табличка является ключевой для понимания технологических инноваций, запланированных на внедрение компанией Intel на ближайшие восемь лет:

Первое, что поражает — четкий двухгодичный цикл переходов на новые проектные нормы. Второй интересный фактор чуть ниже — это переход на новую канальную технологию (обведен красным кружочком), запланированный на нынешний год и новый материал диэлектрика затвора и самого затвора (помечены красным), запланированный на 2007-й год.

Вот на этих технологиях и остановимся подробно.

I. Strained silicon technology (растянутый кремний)

Впервые технология «растянутого кремния» (strained silicon technology) будет реализована при производстве микросхем с проектной нормой 0,09 микрон — тот самый Prescott, выход которого ожидается со дня на день и в Pentium M следующего поколения, известном как Dothan.

Идея технологии «растянутого кремния» предельно проста. В процессе миниатюризации транзисторов и уменьшения площади их сечения возрастает сопротивление электрическому току, который проходит через транзистор. В результате транзистор «срабатывает» гораздо медленнее, чем хотелось бы, а тепловыделение, наоборот, только увеличивается. Специалисты корпорации Intel решили «растянуть» кристаллическую решетку в транзисторе, чтобы увеличить расстояние между атомами и облегчить протекание тока.

При этом инженеры подразделения Logic Technology Development Division корпорации Intel разработали два независимых способа «растяжения» кремния для разных типов транзисторов. Напомним, что существует два типа CMOS-транзисторов (CMOS, complimentary metal oxide semiconductor — полупроводниковая технология, применяемая при изготовлении всех логических микросхем, включая микропроцессоры и чипсеты): N-типа, обладающие электронной проводимостью, и P-типа, характеризующиеся проводимостью дырочной. Так вот, в NMOS-устройствах поверх транзистора в направлении движения электрического тока наносится слой нитрида кремния (Si3N4), в результате чего кремниевая кристаллическая решетка и «растягивается».

В PMOS-устройствах «растяжение» достигается за счет нанесения слоя SiGe в зоне образования переносчиков тока — здесь решетка «сжимается» в направлении движения электрического тока, и потому «дырочный» ток течет свободнее. В обоих случаях прохождение тока значительно облегчается: в первом случае — на 10%, во втором — на 25%. Сочетание же обеих технологий дает 20-30-процентное ускорение тока.

Технология уже внедрена на фабриках Intel D1C в Хиллсборо (шт. Орегон) и 11Х в Рио-Ранчо (шт. Нью-Мексико). Третьей фабрикой по производству 90-нм продукции Intel станет Fab24 в Лейкслипе (Ирландия), которая вступит в строй в первой половине 2004 года.

II. «high-k»

Главными барьерами на пути миниатюризации транзисторов являются выделение тепла при работе транзистора и утечка электрического тока в том же процессе. Чем меньше транзистор, тем выше тепловыделение и больше ток утечки.

Все полевые транзисторы содержат специальный изолирующий слой — тонкую диэлектрическую пленку под затвором, т.е. электродом, управляющим «включением» и «выключением» транзистора. Свойства диэлектрика затвора оказывают решающее влияние на работу транзистора. Последние 30 лет в качестве основного материала для диэлектрика затвора использовался диоксид кремния (SiO2), что было обусловлено его технологичностью и возможностью систематического улучшения характеристик транзисторов по мере уменьшения их размеров. На сегодняшний день в транзисторах, производимых корпорацией Intel, толщина слоя диэлектрика затвора из диоксида кремния составляет всего 1,2 нанометра — то есть, сопоставима с пятью атомарными слоями. Фактически, это уже близко к пределу для данного материала, поскольку в результате дальнейшего уменьшения самого транзистора и, как следствие, утоньшения слоя диоксида кремния ток утечки через диэлектрик затвора значительно возрастет, что приведет к существенным потерям тока и избыточному тепловыделению. По оценкам экспертов корпорации Intel, в современных чипах уже почти 40% энергии теряется из-за утечек.

Intel предлагает сразу два технологических решения, которые позволяют преодолеть вышеупомянутые сложности. Для решения все возрастающих проблем тепловыделения и тока утечки корпорация Intel планирует заменить используемый в настоящее время в качестве диэлектрика затвора тонкий слой диоксида кремния более толстым слоем совершенно нового диэлектрика с высоким диэлектрическим коэффициентом «к» (так называемым «high-k» диэлектриком), что позволит существенно — примерно в 100 раз! — снизить токи утечки. Вторая часть решения заключается в разработке нового материала (сплава металлов) для затвора, поскольку новый «high-k» диэлектрик плохо совместим с прежним материалом затвора — поликристаллическим кремнием.

Специалисты Intel убеждены, что новые материалы можно будет интегрировать в экономически эффективный, массовый производственный процесс. Транзисторы на основе новых материалов, обладающие рекордными параметрами производительности, рассматриваются в качестве базового варианта для изготовления будущих процессоров Intel в рамках производственного процесса с проектной нормой 45 нанометров (техпроцесс под кодовым номером 1266 на основе 300-мм подложек, медных соединений, технологии «растянутого кремния», а также нового затвора и диэлектрика затвора будет запущен в массовое производство уже в 2007 году).

Читать еще:  Доля пользователей VR-гарнитур в Steam удвоилась за 2018 год

Подробности о материалах, используемых в диэлектрике «high-k» и новом «металическом» затворе пока не разглашаются.

III. 90-нм технологический процесс

Однако, вернемся к 90-нм технологическому процессу (кодовое наименование Р1262). Кроме новой технологии «растянутого кремния», в нем используются и другие не менее интересные разработки: транзисторы с низким энергопотреблением, 7 слоев высокоскоростных и более плотных медных соединений с новым диэлектрическим материалом с низким диэлектрическим коэффициентом «к» (материал уменьшает величину паразитной емкости, которая возникает между медными соединительными проводами в чипе, повышает скорость передачи сигналов внутри чипа и снижает энергопотребление).

Впервые все эти разработки объединены в едином производственном процессе. А реальное их воплощение через месяц-другой будет спокойно лежать на прилавках.

По материалам презентации Intel «Второе дыхание закона Мура» (Frank E. Spindler, Moscow, 17.11.2003)

Френк Спиндлер (Frank E. Spindler) — вице-президент Intel Corporate Technology Group и директор программ Industry Technology Program. Он является одним из руководителем подразделения Intel, которое занимается разработкой и осуществлением различных технологических программ, включая IDF, а так же координирует деятельность группы по стандартам, международные программы и технологический маркетинг.
В должности директора по маркетингу процессоров, отвечал за вывод на рынок семейства Pentium. В частности, под его руководством состоялся дебют технологии MMX.

7 нм против 12: о чем говорит технологический процесс процессора

В сентябре 2019 года Apple представила три свежих смартфона: iPhone 11, iPhone 11 Pro и iPhone 11 Pro Max. Их главной фишкой, конечно же, оказались камеры, общие принципы работы которых мы обсуждали в отдельном материале. Тем не менее, отдельного внимания также заслужил и процессор новинок. Их «сердцем» стал Apple A13 Bionic, который создан по 7-нанометровому технологическому процессу. Производитель гордится этой цифрой, ведь до неё добрались далеко не все конкуренты. А вот у Xiaomi Redmi 8 Pro чип MediaTek Helio G90T. У него все 12 нм, и кичиться здесь точно нечем…

Вообще, в мире высоких технологий нет ничего быстрее, чем самые проворные микросхемы — процессоры. Они умеют обрабатывать миллиарды операций в секунду, а на их производство уходит настолько много невероятных технологий, что даже становится жутко. Микропроцессоры пошли в массовое производство в 90-х годах прошлого столетия. С того времени они пережили несколько ступеней развития, апогеем которого стало начало 21 века. Именно тогда производителям открылись все основные свойства кремния, и это дало возможность получать максимальную эффективность при минимальных затратах.

Сегодня темпы развития процессоров стремительно падают. Кремниевые технологии быстро приближаются к пределу своих физических возможностей. Да, их частоты всё ещё увеличиваются, но эффективность работы находится в стагнации. Про это в разрезе смартфонов и не только мы расскажем в данной статье.

Что собой в принципе представляет каждый микропроцессор

Каждый микропроцессор представляет собой специальную интегральную схему, которая расположена на микроскопическом кристалле кремния. Этот материал используется только из-за того, что обладает свойствами полупроводников: он проводит электроэнергию быстрее диэлектриков и медленнее металлов. Его можно сделать и изолятором, который останавливает движение зарядов, и проводником, который зажигает для них зелёный свет. Этим параметром получится управлять с помощью специальных примесей.

Внутри микропроцессора нашлось место для миллионов транзисторов, которые объединены невероятно тонкими проводниками. Для их производства используют алюминий, медь и другие материалы — они предназначены для того, чтобы переваривать информацию. Из них складываются внутренние шины, которые дают процессору возможность работать с математическими и логическими операциями, а также управлять остальными микросхемами устройства в общем и целом.

Одним из самых важных параметров качества микропроцессора всегда была частота работы его кристалла. Именно она определяет число действий, которые могут выполняться за отведённое время — это зависит от того, насколько быстро транзисторы могут переходить из закрытого состояния в открытое. На это далеко не в последнюю очередь влияет технология производства кремниевых пластин — основного компонента процессоров. Чем они меньше, тем разогнать их частоту обычно можно до больших значений.

Технологический процесс, который используется при производстве микропроцессоров, влияет на их размер. Если обрезать количество нанометров, о котором сегодня все говорят, можно уменьшить габариты самого чипа. Это сделает его не только более быстрым — он будет выделять меньше тепла и расходовать меньше энергии. Данные показатели всегда были очень важны в полноценных компьютерах, но теперь выходят чуть ли не на первое место и в современных смартфонах.

Какие этапы проходят процессоры во время производства

Даже если верить «Википедии», производство процессоров можно разделить на полтора десятка этапов. Мы решили вкратце расписать каждый из них именно для того, чтобы стало понятно, насколько сложный это процесс. В реальности же он ещё более замысловатый, уж поверьте.

1. Механическая обработка. На этом этапе производитель готовит пластины проводника с определённой геометрией и кристаллографической ориентацией, которая не может отличаться от эталона более чем на 5%. Отдельного внимания также заслуживает класс чистоты поверхности.

2. Химическая обработка. В рамках этого этапа с поверхности удаляются все мельчайшие неровности, которые были созданы во время механической обработки. Для этого, а также для получения необходимых нюансов формы используют плазмохимические методы, а также жидкостное и газовое травление.

3. Эпитаксиальное наращивание. В данном случае проходит добавление слоя полупроводника — осаждение его атомов на подложку. Именно на этом этапе образуется кристаллическая структура, аналогичная структуре подложки, которая часто выполняет роль только лишь механического носителя.

4. Получение маскировки. Чтобы защитить слой полупроводника от последующего проникновения примесей, на этом этапе на него добавляется специальное защитное покрытие. Это происходит путём окисления эпитаксиального слоя кремния, которое становится возможным за счёт высокой температуры или кислорода.

5. Фотолитография. На этом этапе на диэлектрической плёнке создаётся необходимый рельеф. Если до данного этапа в этом пункте статьи вы мало что вообще поняли, то наша задача выполнена — вы осознали, насколько сложно создать процессор, и можете двигаться к следующему пункту.

6. Введение примесей. Здесь речь, конечно же, про электрически активные примеси, которые нужны для образования изолирующих участков, а также электрических переходов, источниками которых могут быть твёрдые, жидкие и газообразные вещества. Для этого используется метод диффузии.

7. Получение омических контактов. Кроме этого, на данном этапе также создают пассивные элементы на пластине. Для этого используется фотолитографическая обработка на поверхности оксида, который покрывает области успешно сформированных структур.

8. Добавление слоёв металла. На этом этапе будущий процессор получает несколько дополнительных слоёв металла, общее количество которых может лихо отличаться и зависит от его уровня. Между ним нужно расположить диэлектрик, в котором есть сквозные отверстия.

9. Пассивация поверхности. Чтобы правильно протестировать кристалл, нужно максимально сильно очистить его от любых возможных загрязнений. Чаще всего это происходит в деионизированной воде на установках гидромеханической или кистьевой отмывки.

10. Тестирование пластины. Для этого обычно используются зондовые головки, которые установлены на специальных установках, используемых для разбраковки пластин. Кстати, до этого самого момента они находятся в неразрезанном на отдельные части состоянии.

11. Разделение пластины. На этом этапе пластину механически разделяют на отдельные кристаллы. Сейчас это делают не только из-за удобства, но и по причине поддержания электронной гигиены. В её рамках в воздухе должно быть критически малое количество пыли, а в процессе разрезания она появится.

12. Сборка кристалла. На этом этапе готовый кристалл упаковывают в специальный корпус, который в дальнейшем герметизируют. Здесь к нему также подключают все необходимые выводы, которые нужны для его дальнейшего использования — это практически готовый чип.

13. Измерения и испытания. На данном этапе происходит проверка чипа на соответствие заданным техническим параметрам. Да, даже в настолько точном и высокотехнологическом производстве случается брак, который возрастает при увеличении сложности задачи. Отсюда и немаленькая цена.

14. Контроль и маркировка. Это пара финальных этапов в производстве чипов. В данном случае их снова проверяют, потом наносят на них специальное защитное покрытие, а также упаковывают, чтобы доставить готовое изделие конкретному заказчику.

Хронология уменьшения размера технологического процесса

’70-е:

  • 3 мкм — такого технологического процесса компания Zilog достигла в 1975 году, Intel — в 1979-м.

’80-е:

  • 1,5 мкм — Intel уменьшила технологический процесс до этого уровня в 1982 году;
  • 0,8 мкм — уровень Intel в конце 1980-х.

’90-е:

  • 0,6–0,5 мкм — компании Intel и IBM находились на этом уровне в 1994–1995 годах;
  • 350 нм — Intel, IBM, TSMC к 1997-му;
  • 250 нм — Intel, 1998 год;
  • 180 нм — Intel и AMD, 1999 год.

’00-е:

  • 130 нм — этого уровня компании Intel, AMD достигли в 2001–2002 годах;
  • 90 нм — Intel в 2002–2003 годах;
  • 65 нм — Intel в 2004–2006 годах;
  • 45–40 нм — Intel в 2006–2007 годах;
  • 32–28 нм — Intel в 2009–2010 годах;
  • 22–20 нм — Intel в 2009–2012 годах;

’10-е:

  • 14–16 нм — Intel наладила производство таких процессоров к 2015 году;
  • 10 нм — TSMC делала такие процессоры уже в 2016-м, а Samsung — в 2017 году;
  • 7 нм — TSMC, 2018 год;
  • 6 нм — TSMC только анонсировала такой технологический процесс в 2019 году;
  • 5 нм — TSMC начала тестирование такого техпроцесса в 2019 году;
  • 3 нм — Samsung обещает делать процессоры с таким технологическим процессом к 2021 году.

Чем меньше нанометров в технологическом процессе, тем:

Выше скорость работы. В сегменте мобильных процессоров самым быстрым сегодня считается Apple A13 Bionic, который выполнен по 7-нанометровому технологическому процессу — это максимально крутое значение, которое доступно на сегодняшний день в коммерческом секторе. За уменьшением техпроцесса зачастую следует именно увеличение производительности. Она сегодня жизненно нужна для использования нейронных сетей, для дополненной реальности, работы с графикой в любом месте и в удобное время. Да что там говорить, с выходом Apple Arcade мы ждём бум мобильных игр, и для них процессор также важен.

Ниже выделение тепла. Сегодня мы акцентируем внимание именно на мобильных устройствах. Есть мнение, что в смартфонах разговоры о температуре процессоров не так актуальны, но это большая ошибка. При большой нагрузке процессоры нагреваются. Если температура становится критичной, они снижают скорость своей работы — это называется троттлингом. Чтобы избежать этого, нужно делать корпус толще, думать про дополнительный отвод тепла и так далее. При использовании более совершенного технологического процесса число подобных заморочек заметно снижается.

Меньше потребление энергии. В конце концов, уменьшение технологического процесса очень важно для увеличения времени автономной работы. Именно поэтому при оценке ёмкости аккумулятора недорого смартфона на Android не нужно сравнивать её с соответствующим показателем в iPhone и других флагманах. Даже с куда большим объёмом аккумулятора устройство может работать не так долго, как того хотелось бы. Тот же Xiaomi Redmi 8 Pro с процессором, который выполнен по устаревшему технологическому процессу (12 нм), не радует автономностью даже с достаточно большой батарейкой.

Читать еще:  Самое интересное на Kickstarter: универсальный датчик, наушники для сна и настоящий ховерборд

В заключение повторюсь — при выборе нового смартфона нужно не в последнюю очередь смотреть на технологический процесс чипсета. Прогресс преодолел планку в 12 нм ещё в 2016 году, поэтому в 2019-м эта цифра выглядит даже как-то смешно.

Ближайшие планы Intel

Первую половину этого года можно назвать одним из самых неудачных для Intel периодов. Все новые продукты, в течение всего года, включая давно ожидаемые процессоры на новом ядре Coppermine и революционный чипсет i820, известный также под именем Camino, поддерживающий новый тип памяти Direct Rambus DRAM, постоянно откладывались по различным причинам. Но ничто не вечно под луной и черная полоса должна смениться на белую. Инженеры Intel долго собирали камни, и, с наступлением осени, наконец, приходит время их разбрасывать.

В этой статье мы постараемся заглянуть в ближайшие планы Intel и ответить на наиболее актуальные вопросы. Итак, после многочисленных изменений, текущая версия roadmap, если не брать в рассмотрение рынок рабочих станций и серверов, а акцентировать свое внимание на том, что может интересовать обычного пользователя, то есть на Mainstream desktop и более дешевых Value PC, выглядит следующим образом:

В нем мы намеренно опустили конкретные даты, потому что говорить о них с полной уверенностью, зная последние выходки Intel, не приходится. Тем не менее, пара чисел все-же известна наверняка, но обо всем по порядку.

27 сентября 1999 года — 133 МГц FSB

Итак, с этого дня начинается жизнь систем с частотой шины 133 МГц. Казалось бы, VIA уже давно выпустил свой чипсет Apollo Pro133, который имеет возможность использования этой частоты, однако процессоров поддерживающих такую FSB не было, потому о полноценных 133 МГц говорить не приходилось. В конце сентября ситуация должна измениться — на рынок будет выпущен первый процессор, рассчитанный на эту частоту. Правда, к сожалению, этим процессором пока не станет давно ожидаемый Coppermine, представляющий собой Pentium III, сделанный на базе технологии 0.18 мкм и имеющий интегрированный в ядро и работающий на полной частоте процессора кеш второго уровня размером 256 Кбайт. Ошибки, допущенные при проектировании этого ядра, не дают возможности представить этот процессор в конце сентября — его появлением будет ознаменован последний квартал этого года.

Поэтому, пользователям, желающим сразу получить причитающиеся им за счет увеличения частоты FSB дополнительные несколько процентов производительности, придется воспользоваться Pentium III, но на старом ядре Katmai, правда и с поддержкой новой FSB. 27 сентября как раз будут объявлены новые Slot 1 133-мегагерцовые Intel Pentium III 533 и 600 МГц с внешним относительно ядра кешем второго уровня размером 512 Кбайт работающем на половинной частоте ядра.

Но одними процессорами Intel, ясное дело, не ограничится — в этом случае создалась бы достаточно нелепая ситуация — новинки поддерживались бы только материнскими платами на чипсетах VIA. В этот же день свет увидят и два новых чипсета i820 и i810e. Выход i820 — своего рода эпохальное событие — этот чипсет откладывался и переделывался несметное количество раз — первой официальной датой его выхода был июнь этого года. Но, наконец-то разработчики и потенциальные потребители пришли к какому-никакому соглашению, что и позволит вывести i820 на рынок.

Все проблемы с этим чипсетом были связаны с тем, что уж слишком много новых технологий выводит Intel на рынок с его выходом. Тут и Direct Rambus DRAM, и AGP4X, и частота системной шины 133 МГц. VIA в этом плане действует куда более осторожно — сейчас выпущен чип с поддержкой частоты системной шины 133 МГц, чуть позже появится его вариант с AGP4X, еще несколькими месяцами позже, туда добавится поддержка DDR SDRAM. Нет необходимости говорить, что такой ступенчатый выход новых продуктов значительно упрощает процесс их доводки.

Самым большим плюсом, и самым большим минусом i820 является поддерживаемый им совершенно новый для PC тип памяти — Direct Rambus DRAM. В общем, самое сомнительное звено — первые материнские платы на чипсете i820 будут требовать от пользователя полностью сменить используемую память, с модулей DIMM перейти на RIMM. Что, в сочетании с их дороговизной и немалыми объемами памяти, требуемыми сегодняшними приложениями, выльется в копеечку, и вряд ли вызовет массовый энтузиазм.

Но здесь Intel предъявляет свой козырь — высокопроизводительную шину AGP 4X, поддерживаемую в новом чипсете, и соответственно требующую быструю системную память. Действительно, шина, предоставляющая пиковую пропускную способность около 1 Гбайт/с, да 133-МГц процессор, имеющий ту же пропускную способность, ну и всякая мелочь, вроде PCI, с пропускной способностью 132 Мбайт/с вносят свой вклад в пиковую пропускную способность, требуемую от памяти, которая в результате должна составлять порядка 2.1 Гбайт/с. Понятно, что PC100 SDRAM со своими 800 Мбайт/с здесь не катит.

Правда, производители видеокарт и PC133 SDRAM в ответ выкладывают своего козырного туза. Пиковая пропускная способность, и используемая большую часть времени, — это несколько разные вещи. И для такой системы реальная пропускная способность будет составлять около 500-600 Мбайт/с, для чего вполне хватило бы даже PC100, не говоря уже о PC133 SDRAM. Что и показывают предварительные тесты материнских плат на i820 — скорость выполнения приложений практически не отличается от показателей плат на i440BX. Конечно с выходом нового поколения видеоакселераторов эта ситуация может измениться, но пока дело обстоит именно таким образом. Intel бежит впереди паравоза.

Итак, что же в результате будет представлять из себя i820? Во-первых, это будет чипсет построенный по новой хабовой архитектуре (Accelerated Hub Architecture) с поддержкой внешних частот процессорной шины 100 и 133 МГц. Поддержку AGP 4x и Direct Rambus DRAM мы уже упомянули. Ну и остается добавить уже знакомые по i810 Ultra ATA/66, AC97-совместимый кодек (AMR) и встроенный в чипсет аппаратный генератор случайных чисел.

Похоже, что под влиянием высоких цен на DR DRAM, Intel запустит два варианта i820 — нацеленный на высокопроизводительные системы и поддерживающий PC800 и PC700 системную память, то есть работающую на частотах 400 и 356 МГц соответственно (Rambus предполагает передачу данных на обоих фронтах сигнала), и более простую версию, поддерживающую PC600 Rambus память. Но и это еще не все. По многочисленным просьбам i820 сможет поддерживать и старую добрую PC100 SDRAM память. Правда, по идеологическим соображениям новая добрая PC133 память поддерживаться в i820 не будет. Для этого производители материнских плат смогут воспользоваться дополнительной микросхемой-хабом, MTH (Memory Translation Hub), реализующим интерфейс с PC100 SDRAM. В результате помимо двух слотов RIMM, в которые может устанавливаться Direct Rambus DRAM, на i820-системной плате может появиться и 2 слота DIMM.

С другой стороны, теоретически возможен трюк, когда производители материнских плат смогут воспользоваться посторонним MTH, обеспечивающим интерфейс со 133 МГц SDRAM, подобно тому, как они стали использовать такие же посторонние генераторы тактовой частоты, разогнав BX далеко за пределы штатных 100 МГц. Другой вопрос, что произошло это отнюдь не сразу после его выхода.

Второй чипсет, i810e также нацелен на применение 133-мегагерцовой процессорной шины, однако ориентирован на самые дешевые системы, а потому DR DRAM не поддерживает. Грубо говоря, это интегрированное решение представляет собой усовершенствованный i810, с повышенной примерно на 15% производительностью графической подсистемы. Данное ускорение достигается, в основном, за счет поддержки в i810e 133-мегагерцового дисплейного кеша. На этом, значимые отличия i810e от i810 заканчиваются. К сожалению, о поддержке Intel PC133 SDRAM приходится забыть.

Тем не менее, 27 сентября Intel сдвинется с мертвой точки и порадует нас новинками в следующий раз уже очень скоро.

25 октября 1999 года — Coppermine

Технологию 0,18 мкм — в жизнь! Этот девиз однозначно описывает все события, которые произойдут 25 октября. В этот день начнутся массовые продажи Pentium III-процессоров, выпущенных по новой технологии и начиненные новым ядром — Coppermine. Наличие в нем 256-килобайтного встроенного кеша второго уровня, работающего на частоте ядра и подобного тому, что мы имеем сегодня в Celeron, гарантирует новое увеличение производительности. Кроме того, Intel соптимизировал работу и с L2-кешем, так что о каком то увеличении производительности процессора можно говорить и в связи с этим.

Поскольку Coppermine не требует внешних микросхем L2-кеша, из-за которых Pentium II и Pentium III оборудовались картриджем, для сборки которых в свое время был переоборудован целый завод в Ирландии, новинка может быть запущена в обоих существующих форм-факторах, поддерживающихся сегодняшними материнскими платами — Slot 1 и Socket 370.

Slot 1. Так как к этому дню в эксплуатации будут находиться системы с частотой системной шины 100 и 133 МГц, новые Coppermine, как и Katmai, будут также двух вариантов — под одну и другую частоту. 25 октября нас ждет сразу пять вариантов — 600/100, 650/100, 600/133, 650/133 и 667/133 МГц (не 666, а именно 667 — интересная технологическая уступка религии).

С Socket 370 дело обстоит несколько интереснее. До недавнего времени планировалось, что PPGA, или, как они называются в этом случае, FC-PGA (Flip-Chip) Coppermine будут использовать новый, но обратно совместимый со старым тип разъема Socket 418, отличающийся от Socket 370 дополнительным внутренним рядом ножек, соединенных с массой или питанием. Это было вызвано проблемами со стабильностью 0.18 мкм кристаллов, упакованных в PGA.

Однако впоследствии Intel смог справиться с этими неприятностями и от использования Socket 418 отказался. Правда, пока ему пришлось пожертвовать поддержкой SMP-конфигураций и частотой системной шины 133 МГц. Таким образом, первые Socket 370 Coppermine будут исключительно 100-мегагерцовыми и однопроцессорными. 25 октября на рынок выйдут 500 и 550 МГц Socket 370 Coppermine, то есть хоть и уступающие Slot 1 собратьям по частоте, но вполне полноценные Pentium III, а не Celeron.

Однако следует иметь в виду, что поскольку все эти новые процессоры выполнены по более тонкой технологии, напряжение питания у них будет меньше использующихся сейчас 2В — предположительно 1.6В. Именно отсюда и возникает главная проблема — совместимость со старыми платами. На ней стоит остановиться поподробнее, так как дело не только в поддержке VRM системной платы соответствующего напряжения, но еще и в том, что впервые в истории системная шина GTL+ будет иметь напряжение выше, чем сам CPU, в результате чего на плате должны быть предусмотрены дополнительные схематические решения. Итак, примерно следующим образом выглядит таблица совместимости системных плат и новых чипсетов:

Новые планы Intel до 2023 года: GPU выйдут в 2021 по 7-нм техпроцессу

На вчерашнем мероприятии Investor Day Intel раскрыла неожиданно детальные планы по представлению грядущих продуктов и техпроцессов. После многочисленных задержек с 10-нм техпроцессом, Intel желает вернуться к своей сильной стороне, то есть к лидерству не только по архитектуре чипов, но и по техпроцессам. Опубликованные планы простираются до 2023 года, в них упоминается несколько итераций 10- и 7-нм техпроцессов.

Читать еще:  FIFA 16: женщины, полузащитники и комментаторы

Но начнем с нынешнего состояния и краткосрочных планов Intel на ближайшие месяцы. Intel проявила самокритику, упомянув о ранее озвученных планах запустить в 2016 году 10-нм техпроцесс. Цели были весьма амбициозные: технологии Quad Patterning (SAQP), Contact over Active Gate (COAG), интерконнекты из кобальта и новые технологии упаковки EMIB второго поколения и Foveros. Но интереснее всего увеличение в 2,7 раза плотности упаковки транзисторов.

В реальности брешь между 14- и 10-нм техпроцессами пришлось закрывать многочисленными 14-нм итерациями (14 nm+, 14 nm++ и т.д.). Данные оптимизации позволили улучшить производительность до 20%. Intel здесь подразумевает переход от Broadwell до Whiskey Lake. Что несколько скомпенсировало отсутствие 10-нм техпроцесса.

Единственные вышедшие 10-нм процессоры, а именно Cannon Lake с отключенными функциональными блоками, забыты. Intel посчитала нужным начать 10-нм отсчет с процессоров Ice Lake для ноутбуков, которые будут представлены в июне. Для 10-нм техпроцесса тоже планируется несколько волн оптимизации, и с каждой на рынок будут выходить обновленные процессоры. Кроме мобильных и настольных процессоров здесь стоит упомянуть CPU Xeon, GPU, ASIC и FPGA.

В 2019 году и также в 2020 чипы по 14-нм будут по-прежнему производиться. Интересно, что по потенциалу производительности собственного 14-нм техпроцесса Intel проводит параллели с N10, то есть 10-нм техпроцессу TSMC. К концу 2019 года можно ожидать выход на рынок первых систем на CPU Ice Lake, а в первой половине 2020 за ними последуют серверы Ice Lake. Здесь Intel проводит параллель с техпроцессом TSMC N7 (7 нм). Опять же, хотелось бы сослаться на наше сравнение 10- и 14-нм техпроцессов Intel, TSMC и Samsung. При сравнении техпроцессов следует полагаться не только на размер транзисторов, но и на другие характеристики, в том числе плотность расположения транзисторов.

Первые 7-нм продукты выйдут уже в 2021 году. Однако первыми 7-нм кристаллами станут отнюдь не процессоры, а GPU для дата-центров на архитектуре X e . Причем упаковка будет опираться на новую технологию Foveros.

Intel учится на ошибках

Одно можно сказать точно: Intel научилась на первых ошибках 10-нм техпроцесса, поэтому на весьма агрессивном пути перехода на 7 нм «подводных камней» уже не будет.

По сравнению с 10-нм техпроцессом, первый 7-нм техпроцесс даст повышение плотности в два раза. При переходе с 14 нм на 10 нм Intel планировала увеличение плотности расположения транзисторов в 2,7 раза. Как и в случае 14 нм и 10 нм, Intel планирует внести множество оптимизаций на уровне транзисторов. Intel планирует упростить правила дизайна чипов, что должно облегчить переход между отдельными стадиями техпроцесса. Intel собирается использовать для 7-нм техпроцесса глубокий ультрафиолет (EUV) и следующее поколение технологий Foveros и EMIB, которые сначала будут «обкатываться» на 10 нанометрах.

Новые планы CPU

В сегменте потребительских продуктов Intel подтверждает выход Ice Lake и Lakefield в этом году. В следующем году запланирован переход на Tiger Lake. Здесь уже будут использоваться новые ядра Sunny Cove, а графика опираться на новую архитектуру X e .

Здесь Intel вырисовывает довольно дальнюю перспективу, так как на настольном сегменте в ближайшие недели можно ожидать новых процессоров Comet Lake. А Ice Lake и Lakefield на слайде изначально будут ориентированы на мобильный сегмент.

В случае GPU цель Intel на 2020 год остается прежней, хотя и размывается. Процессоры Tiger Lake в 2020 году уже будут оснащаться встроенной графикой на основе архитектуры X e . Первые дискретные GPU ожидаются тоже в 2020 году, хотя Intel пока говорила лишь о вариантах для дата-центров. Насчет потребительских/игровых GPU Intel по-прежнему хранит молчание. В 2021 году должны выйти первые GPU с 7-нм техпроцессом.

После небольшой сумятицы в 2019 году, Intel планирует активно развивать процессоры Xeon с инновациями в 2020 году и дальше. Первые Xeon на основе Ice Lake выйдут на рынок в первой половине 2020. Вместе с тем на рынке появятся и процессоры Cooper Lake. Intel в случае Cooper Lake планирует увеличить число ядер. Так Cooper Lake будут поддерживать ускорение BFloat16. Впечатление такое, что Intel выпускает практически одновременно две линейки, Ice Lake и Cooper Lake.

В 2021 году Intel планирует процессоры Sapphire Rapids, которые в 2022 году уступят место следующему поколению. Intel планирует ускорить темп представления новых продуктов с 5-7 кварталов до 4-5 кварталов.

Intel предоставила первые подробности Ice Lake-U и Tiger Lake-U

Многих удивило и то, что Intel решила поделиться техническими подробностями о процессорах Ice Lake-U (ICL-U) и Tiger Lake-U (TGL-U), что позволяет сравнить их с Whiskey Lake-U (WHL-U):

Новости про Intel и техпроцесс

Промышленные слухи: 14 нм в 2015

По заявлению руководителя отдела исследований компании TSMC Шан-и Чиана (Shang-yi Chiang), их компания планирует переход на нормы 14 нм техпроцесса в 2015 году.

Для примера, в настоящее время Intel изготавливает свои процессоры по 32 нм технологии. 22 нм чипы должны появиться уже в этом году, однако, по всей видимости, выход этих микросхем будет отложен. Согласно существующей технологической дорожной карте Intel, производство чипов по 14 нм технологии начнётся в 2013 году, а в 2015-м компания планирует перейти на 10 нм. На следующей неделе в Сан-Франциско пройдёт выставка IDF, на которой Intel представят обновленную дорожную карту. Интересно, будут ли смещены существующие сроки?

В то же время, GlobalFoundries планирует переход на 20 нм в микросхемах слабой мощности, предназначенных для сетевых, беспроводных и мобильных устройств, лишь в 2013 году. При этом выпуск высокомощных процессоров по 20 нм техпроцессу компания планирует начать в 2014 году. Эти данные полностью совпадают с планами AMD, по переходу на новые техпроцессы, что позволяет считать эту информацию правдоподобной.

Кроме уменьшения размера элементов интегральных схем, Чиан также предположил, что в 2015 году их производство перейдёт на использование блинов подложек диаметром 450 мм.

При всем этом ни одна из трёх компаний не объявила об использовании технологии КНИ (кремний-на-изоляторе) в своих будущих чипах. Однако это вовсе не означает, что вся лидирующая тройка отказалась от этого. Тем не менее, по слухам, первыми на технологию 14 нм КНИ с использованием подложек диаметром 450 мм перейдёт компания Samsung.

TSMC может выпустить трёхмерные чипы раньше Intel

Процессорный гигант, компания Taiwan Semiconductor Manufacturing Co. (TSMC) может первой представить микросхемы с трёхмерными связями транзисторов. Причем это может произойти уже в конце 2011 года. При этом им удастся обойти полупроводникового гиганта — компанию Intel.

Такой отчет подготовила позавчера тайваньская торговая группа. Отчет основан на неназванных источниках. Свою технологию трёхмерных транзисторов компания Intel представила в мае этого года, при этом тогда же TSMC заявили, что их не интересуют подобные техпроцессы, и что все их усилия направлены на уменьшение физических размеров транзисторов. Однако уличить руководство компании во лжи вряд ли удастся, ведь между разработками Intel и TSMC есть принципиальные отличия.

Так, технология тайваньских разработчиков, получившая название (Through Silicon Vias — TSVs), представляет собой многослойные микросхемы, в которых между различными слоями существуют взаимосвязи, проходящие насквозь. В разработке Intel, под названием Tri-gate, кремниевые дорожки выступают над полупроводниковым субстратом.

Согласно отчета TAITRA, трёхмерные технологии TSMC позволят значительно увеличить плотность транзисторов в чипе, вплоть до 1000 раз. Устройства с трёхмерными микросхемами будут потреблять на 50% меньше электроэнергии. Новая технология позволит обойти множество трудностей, образованных традиционной «плоской» технологией построения микросхем.

Старший вице-президент TSMC по исследованиям и разработкам Шан-Йи Чиан подтвердил информацию, указанную в отчёте и сообщил, что их компания сейчас активно сотрудничает с разработчиками чипов для коммерциализации трёхмерной технологии производства.

AMD показывает дорожную карту для процессоров на 2012 год

После нескольких месяцев полной секретности, компания AMD огласила некоторые из своих планов по продвижению на рынке центральных процессоров. И среди них есть довольно интересные.

Так, к примеру, на следующий год запланирован выпуск первых в мире 28 нм процессоров AMD. А это значит, что и сами AMD, и их производственный партнёр GlobalFoundries вполне способны поддержать темп, заданный Intel. И пока Intel рассказывает о трёхмерных транзисторах в своих процессорах Ivy Bridge, AMD продолжит выпуск плоских микросхем, но по технологии с самыми маленькими элементами.

В любом случае, нам пока ничего не известно о кодовых именах платформ Virgo, Corona и Deccan. Так что до получения более подробной информации придется подождать до 2012 года.

Фотография пластины с процессорами Ivy Bridge на выставке Computex 2011

На Computex 2011 компания Intel показала кремниевую 300 мм пластину с процессорами поколения Ivy Bridge.

На выставке Computex 2011 компания Intel упомянула о новых 22 нм процессорах Ivy Bridge. Одно из преимуществ нового технологического процесса — пониженное энергопотребление чипов. Компания готова представить эти процессоры в первой половине следующего года. Особый интерес представлял показ кремниевой пластины с 22 нм процессорами Ivy Bridge. Сайт AnandTech опубликовал по этому случаю такую фотографию:

Как предполагается, в руках докладчика находилась кремниевая пластина диаметром 300 мм с четырёхъядерными кристаллами Ivy Bridge с 16 исполнительными блоками графической подсистемы. Каждый кристалл будет содержать в себе свыше миллиарда транзисторов. Для примера — поколение Sandy Bridge содержат 995 млн. транзисторов.

Нехитрая арифметика подсказывает, что площадь каждого ядра Ivy Bridge составляет около 162 мм 2 . В то же время площадь ядра процессора Sandy Bridge равна 216 мм 2 . Это обеспечивает как увеличение объёмов производства, так и снижение себестоимости каждого процессора, если особенности 22 нм технологии не накладывают дополнительных удельных издержек.

TSMC не будет производить трехмерные транзисторы, аналогичные Intel Triple-Gate, в ближайшем будущем

Один из крупнейших производителей микропроцессоров, компания Taiwan Semiconductor Manufacturing Company заявила, что не смотря на наличие многочисленных преимуществ в 22 нм технологии tri-gate, TSMC не имеет планов по переходу на подобную технологию в обозримом будущем.

Мария Марсед (Maria Marced), президент TSMC Europe в своем интервью сайту EETimes заявила, что для «перехода на транзисторы нового типа, нам нужна целая экосистема, которая включает в себя инструменты разработки, производства, патентную базу и так далее. Для нас 20 нм будут плоскими».

Согласно заявлений Intel, 22 нм техпроцесс с трехмерными транзисторами позволяет увеличить производительность до 37% при более низком напряжении, по сравнению с плоскими транзисторами Intel, которые изготовлены по 32 нм технологии. Также tri-gate транзисторы позволяют снизить энергопотребление на 50%. Некоторые аналитики считают, что транзисторы, изготовленные по технологическому процессу 22 нм tri-gate имеют 20% преимущества в соотношении производительность на ватт, по сравнению с кристаллами с плоскими транзисторами того же размера.

Для TSMC очень важно оптимизировать свои технологические процессы под требования своих клиентов. В то же время их клиенты должны разрабатывать свои чипы с учетом возможностей тайваньской компании. В результате, TSMC не сможет немедленно поменять структуру транзисторов производимых кристаллов, что, несомненно, может отразиться на стабильности такого значимого игрока рынка полупроводников.

Ссылка на основную публикацию
Статьи c упоминанием слов:
Adblock
detector