Intel 4 - головний крок на шляху Intel назад до напівпровідникового домінування

У ISC 22 минулого тижня Intel поділився новими деталями свого наступного великого вузла, який отримав назву Intel 4. Перед тим, як Intel відмовився від методології іменування вузла процесу, ми б назвали це 7 нм. Intel 4 стане головним кроком вперед для компанії, і вона, схоже, підібрана до найсильніших високопродуктивних продуктів Intel. Це повинно бути. Intel 4 є критичним кроком для компанії, оскільки вона прагне відновити свій виробничий престол.

Рухаючись повз 10 нм

Не перебільшення сказати, що 10 -нм виготовлення MISS 10 нм мав величезний вплив як на компанію, так і на загальний стан конкуренції на ринку X86. Intel принесла 22 нм та Finfets на ринок перед усіма своїми конкурентами, але потім довелося затримати свій вузол 14 нм, щоб виправити певні проблеми. З 10 нм компанія пообіцяла тріумфальне повернення до форми. Навіть після того, як він потрапив у затримки, за ним слідкували обіцяння агресивного зменшення розміру функцій та загальних вдосконалень, які б триматимуть Intel в лідерській позиції в Mobile 10nm, при цьому налаштувавши компанію для довгострокового успіху на робочому столі та сервера, колись на третій покоління "" 10 нм ++ ”був готовий. 14 нм вдосконалюється для декількох поколінь, щоб покрити прогалину.

Речі не розігрулися таким чином, і 10 нм Intel протягом декількох років залишався втрудненим. Перші його частини-засновані на мікроархітектурі Cannon Lake-лише відвантажені в двоядерній конфігурації з низькими годинниками та функціональним графічним процесором. Для виправлення 10 нм та декількох послідовних поколінь мобільних продуктів знадобилося роки Intel (Ice Lake, Tiger Lake). Intel, нарешті, перемістив свої настільні чіпси до Intel 7 (він же 10 нм третього покоління) з Олдер Лейк минулого року, але компанія на кілька років відстає від розкладу і відкрито визнала, що 10 нм не відповідає своїм початковим очікуванням.

Ми сьогодні в основному тут, щоб поговорити про Intel 4, але дизайн цього вузла пропонує кілька підказок щодо того, що пішло не так на 10 нм. На запитання про це, Intel був відвертим, визнавши, що він намагався зробити занадто багато в 10 нм. Поки компанія не вкладала занадто багато деталей, обговорення Intel про свій процес процесу нового покоління пропонує кілька нових натяків на те, що пішло не так.

Контакт над активними воротами

COAG означає "Контакт над активними воротами", але, враховуючи проблеми, з якими Intel зіткнувся на 10 нм, це могло б стати "кобальтом пропонує жахливі вигоди", а може, "кобальт: фактично сміття". Intel розгортала кобальт протягом 10 нм, використовуючи його для контактів, металізації та VIAS як для M0, так і для M1. Коли він оголосив 10 нм, Intel стверджував, що Cobalt знизить опір контактної лінії на 60 відсотків порівняно з вольфрамом. Кажуть, що стійкість до пошкодження електроміграції збільшується на безліч порядків.

На жаль, з кобальтом вважається досить важким для роботи, і проблеми з виробництвом з матеріалом вважаються принаймні частково відповідальними за затримки виробництва Intel на 10 нм. RealworldTech має чудовий запис Intel 4 для всіх, хто хоче найглибшого технічного занурення, тому я дозволю їм пояснити цей біт:

При менших геометріях контактний шар дедалі більше складається через вимоги до вирівнювання, опір та потенційну ємність між контактом та воротами. Типовий контактний отвір буде діаметром 20 нм або менше. Intel явно вказувала, що метал повернувся від кобальту назад до чистого вольфраму, і що один процес дамасцена використовується для формування контактів, окремої від шарів M0. Надзвичайно ймовірно, що контакти надруковані за допомогою EUV [екстремального ультрафіолетового]. Перехід від кобальту назад до вольфраму також передбачає, що контакти використовують інший процес процесу, який збільшує об'єм вольфраму, що, ймовірно, покращує контактний опір порівняно з Intel 7 на основі кобальту.

Той факт, що Intel зробив велику справу щодо переходу від міді до кобальту в переміщеннях від 14 нм до 10 нм, лише повернутись і повернутися назад до посиленої міді з Intel 4 (оригінал 7 нм) вказує на проблеми з кобальтом на рівні виробництва. Кобальт має значно більшу стійкість, ніж мідь, і це частково може пояснити низькі частоти Intel, спочатку запропоновані з озером Кеннон та крижаним озером. Компанія, очевидно, змогла покращити проблему в пізніше 10 нм / Intel 7, оскільки Tiger Lake та Older Lake вдарили більш високі годинники, ніж Ice Lake, але Intel все ще не дотримується свого попереднього підходу, оскільки зменшує вузол.

Що нового в Intel 4

Intel 4 - це повна зменшення вузла відносно Intel 7, при оцінці 20 -відсоткового покращення продуктивності в тому ж конверті потужності або зменшення потужності на 40 відсотків на тому ж годиннику. Це перша повна скорочення вузла, яку Intel оголосив, оскільки він перезапустив свої зусилля, щоб послужити клієнтом ливарним клієнтом для інших дизайнерів чіпів, але компанія не очікує, що її нові клієнти розгорнуть Intel 4, хоча вона підкреслить, що вони зможуть використовувати його, якщо вони хочуть. Натомість, Intel вважає, що його майбутні клієнти-ливарні клієнти здебільшого орієнтуються на Intel 3, коли цей процес буде доступний.

Однією з причин, чому ливарні клієнти Intel можуть віддавати перевагу Intel 3 над Intel 4, є те, що Intel 4 оптимізований для високопродуктивного кремнію. Більшість клієнтів TSMC не надають пріоритетності сировини, як це роблять Intel, Nvidia, AMD, IBM та жменька інших компаній. Багато конструкцій чіпів оптимізовані для дуже високої щільності транзистора та/або низької потужності на відміну від високої продуктивності.

Коли Foundry розгортає вузол для широкого спектру клієнтів, він створить бібліотеки дизайну як для високопродуктивних, так і для продуктів високої щільності. У цьому випадку Intel розгорнула бібліотеки з високою продуктивністю, придатні для побудови процесорів на Intel 4, і планує запровадити бібліотеки високої щільності, придатні для графічних процесорів та інших ASICS на Intel 3. Це означає, що Intel продовжить натискання TSMC для свого небусу та чіпсета Виробництво в осяжному майбутньому.

Intel введе EUV у виробництво за допомогою процесу Intel 4, перш ніж поглибити його використання технології з Intel 3. Intel-останній з найвищого рівня напівпровідника для прийняття EUV у виробництві обсягу, незважаючи на те, що є однією з перших фірм, які вимагають його розвиток 20 років тому. EUV - це заміна старшої літографії "DUV" (DUV "(DEV" (глибоко ультрафіолетова) і використовується для друку менших функцій та зменшення кількості кроків, необхідних у процесі виготовлення мікросхем.

За даними Intel, кількість масок, необхідних для використання на процесор, підскочила б 30 відсотків від Intel 7 до Intel 4 без EUV. Натомість кількість масок, необхідних для Intel 4, знизилася на 20 відсотків. Загальні етапи процесу зменшилися на п’ять відсотків. Як і TSMC, початкове прийняття EUV Intel буде обмеженим. Як повідомляється, компанія використовує EUV для контактів, але лише певні металеві шари та вії. TSMC та Samsung використовують EUV для контактів, VIAS та металевих шарів. Очікується, що Intel розширить його прийняття EUV з Intel 3, тому цей розрив з часом звузиться. RWT зазначає, що Intel все ще використовує SAQP (він же квадратний малюнок) для певних металевих шарів, що означає, що старша технологія все ще є більш економічною або ефективною, ніж EUV за певних обставин.

Що все це означає для Intel?

Intel 4 явно розроблений для високоефективних мікропроцесорів. Коли Пат Гельсінгер повернувся до Intel, він пообіцяв, що компанія переорієнтує на високоефективні мікропроцесори та на повторне ринкове технічне лідерство. Intel 4 призначений для просування цієї мети і буде живити майбутні плитки процесора, як Метеорне озеро.

Представлення EUV - це великий крок для кожного виробника. Intel вирішує більш обережно рухатися з технологією. У цьому це перегукується з шляхом TSMC до EUV, ніж Samsung. TSMC ввів EUV в обмеженій потужності при 7 нм, а потім покращив його 5 нм. Samsung, навпаки, перейшов на EUV з 7 нм вперед. Однак Samsung вже багато років бореться з проблемами врожаю. Як повідомляється, врожайність 3NM GAA (ворота-всі обхідні) опинилася в діапазоні 10-20 відсотків на початку цього року, тоді як його 4-річний процес становить лише 35 відсотків. Врожайність на ранніх вузлах завжди погані спочатку погані, але ці цифри будуть тягнути зусилля Samsung, щоб виграти клієнтів для його передового виробництва.

Обробляючи Intel 4 як до фундаменту Intel 3, Intel розбиває свій перехід EUV через два вузли і спрощує власну криву навчання. EUV та Intel 4 будуть спочатку запаморочитись у Hillsboro Fab, перш ніж дублюватись у Leixlip. Виробництво виробництва у другому FAB представляє власні виклики-саме тому Intel використовує формулу «копіювати точно» для дизайну FAB-але Intel буде власним замовником для цих частин під час первинного складання. Потрібно бути простіше переходити від Intel 4 до Intel 3, ніж стрибати прямо з Intel 7 (Non-IUV) до Intel 3 (EUV) без кроку посередині.

Я багато розповідаю про те, як виробництво ливарних виробів - це довга гра, а 10 нм Saga Intel та потенційне відновлення показують цю тенденцію. Коли Intel представила 22 нм, вона перемагає решту світу, щоб фіналами на кілька років. Щоб виправити свій процес 10 нм знадобилося, але компанія змогла вирішити свої проблеми досить добре, щоб врешті -решт перейти до високоефективних мікропроцесорів до вузла. Замість того, щоб намагатися дублювати свій підхід «все + кухонна раковина» до 10 нм, Intel розділить вдосконалення та зосередиться на високопродуктивних деталях, з бібліотеками високої щільності, більшою інтеграцією EUV та підтримкою для більш широкого кола клієнтів, які прибувають з Intel 3.

Проблеми Intel на 10 нм - це найбільша «промах», яку компанія зазнала протягом десятиліть, але Intel ніколи не зазнавала жодної фінансової небезпеки від свого 14 -нм похмілля. Я б не ставився проти Intel, який знову змагався за лідерство у виробництві напівпровідників з тієї ж причини, що я б не ставився проти Intel 17 років тому, коли Athlon 64 X2 був висхідною зіркою, а двоядерний процесорів . Двоядерний процесорний процесор Intel (кодований названий Смітфілд) врешті-решт помститься на решту ринку, оскільки ядра з пізньою грою, але хоча ядра, що походять з Прескотта репутація. Спекуляції, що AMD збанкрутував би Intel, досягнув лихоманки серед ентузіастів з 2004 року-на початку 2006 року. Потім Intel запустив дует Core 2 "Conroe" і провів наступні 11 років як безперечний король виступу X86.

Удар Intel - це дуже схоже на удар по гумової стіни молотком. Вм'ятить це легко. Завдаючи змістовної, довгострокової шкоди? Це складніше, особливо якщо "шкода" становить трохи більше, ніж "скромно менше чистого прибутку щорічно". Занадто рано передбачити, чи вдасться Intel влаштувати в перенесенні напівпровідникового престолу, але компанія склала правдоподібний шлях, щоб потрапити туди, підкреслюючи свою історичну інженерну та лідерську роль у цій галузі. TSMC не повинен тремтіти в черевиках, але він також не повинен ігнорувати довгострокову загрозу.

Зображення функції - це тестова вафель для озера Метеор, побудоване на Intel 4. Зображення Intel.