Intel подтвердила ребрендинг своих литографических технологий и представила масштабный план по возвращению лидерства к 2025 году

В марте Intel представила новую стратегию и объявила о намерении вернуться к стратегии «тик-так» с двухлетним циклом чередования новых архитектур и технологических норм. Сегодня Intel провела онлайн-трансляцию Intel Accelerated, на которой новоиспеченный CEO Пэт Гелсинджер представил дополнение — план по возвращению лидерства на рынке процессоров к 2025 году.

Новая схема обозначения техпроцессов

Частью этого масштабного плана стала новая схема обозначения литографических технологий. То есть, да, мартовские слухи о намерении Intel прибегнуть к ребрендингу техпроцессов оказались правдивыми. Процессоры Core 12-го поколения (Alder Lake-S) для массовой платформы LGA1700, который дебютируют в конце этого года, ознаменуют отказ от классической нанометровой номенклатуры в пользу новой схемы именования. По словам компании, она обеспечит «более точное представление о технологических узлах в отрасли» и о том, как продукты Intel вписываются в эту новую, современную модель.

С первого взгляда может показаться, что это дешевая маркетинговая уловка, призванная сделать грядущие 10-нм чипы Intel более конкурентоспособными по сравнению с продуктами AMD, которые уже перешли на 7-нм узел TSMC, или 5-нм чипами Apple M1. И хотя формально так оно и есть, на самом деле все не так просто. Общеизвестно, что топологическая длина канала, которая долгое время выступала основным мерилом проектных норм в микроэлектронике, уже давно отошла на задний план, и нет никакого практического смысла в указываемых производителями нанометрах. Еще в 2017 году Intel утверждала, что их 10-нанометровый техпроцесс на целое поколение опережает 10-нанометровые технологии конкурентов, призывая последних покончить с дутыми нанометрами. И независимые оценки подтверждают, что  с точки зрения плотности упаковки и размеров отдельных транзисторов техпроцесс 10-нм SuperFin примерно соответствует конкурирующим 7-нм техпроцессам TSMC и Samsung. С этой точки зрения справедливо сказать, что новая номенклатура Intel не лишена смысла и логики, хотя он еще сильнее затрудняет оценку эволюции проектных норм в микроэлектронике.

О планах Intel по выпуску продукции на ближайшее будущее

• Intel 7 — новое название 10-нанометровой технологии третьего поколения. Это будет улучшенная версия нынешней технологии 10-нм SuperFin, которая используется для выпуска актуальных мобильных CPU Tiger Lake. По словам Intel, этот узел дает прирост производительности на ватт в 10–15% выше по сравнению с обычным 10-нм SuperFin.
  • Первые продукты на базе техпроцесса Intel 7 дебютируют уже в этом году — это будут уже анонсированные настольные и мобильные чипы Alder Lake (о ключевых особенностях Alder Lake-S мы уже рассказывали не раз), а также серверные процессоры Sapphire Rapids.
• Intel 4 — следующий значимый шаг литографии, который изначально назывался 7-нм техпроцессом. Первоначально Intel планировала освоить эту технологию в 2021 году, но летом прошлого года в очередной раз отложила выпуск первых 7-нанометровых продуктов из-за технологических трудностей на полгода — до 2023 года. Именно этот техпроцесс должен стать краеугольным камнем технологий компании в 2023 году, когда начнется массовая поставка соответствующей продукции. Он ознаменует переход к литографии в жестком ультрафиолетовом диапазоне (EUV), которую уже используют Samsung и TSMC в собственных 5-нанометровых техпроцессах. На этом шаге Intel продолжит использовать транзисторы FinFET (технология дебютировала вместе с узлом 22 нм в мае 2011 года). Благодаря множеству улучшений Intel 4 обеспечит плотность транзисторов на уровне 200–250 миллионов штук на 1 мм² по сравнению с примерно 171,3 млн транзисторов на мм² в нынешнем 5-нм узле TSMC. Компания обещает прирост производительности на ватт на 20% по сравнению с Intel 7.
  • Первые продукты на основе Intel 4 — потребительские процессоры Meteor Lake (Core 14-го поколения), которые ожидаются в первой половине 2023 года, и серверные Granite Rapids.
• Intel 3 — второе поколение 7-нм техпроцесса Intel по старой номенклатуре. Intel планирует освоить этот узел во второй половине 2023 года. Архитектура транзисторов останется прежней — FinFET, но дополнительные оптимизации и EUV обеспечат 18% прирост производительности на ватт. Пока информации о продуктах на базе Intel 3 нет, но раньше 2024 года они не выйдут.
• Intel 20A — название следующего поколения технологий Intel, которая по старой схеме обозначало архитектуру, следующую за 7-нм техпроцессом. В Intel 20A на замену FinFET придет новая архитектура под названием RibbonFET — реализация концепции транзистора с кольцевыми затворами gate-all-around FET, которая должна помочь преодолеть физические ограничения по масштабированию МОП, обусловленные монолитной вертикальной конструкцией «плавник» канала FinFET транзистора под затвором. У Samsung такие транзисторы будут называться Multi-Bridge-Channel FET (MBCFET) и использоваться при техпроцессе 3 нм. Частью Intel 20A также станет инновационная технология межслойных соединений PowerVia, которая позволяет питать пластины с тыльной стороны чипа. Intel 20A ознаменует переход в «эру Ангстрема» в дизайне полупроводников. Это единица измерения длины, которая меньше нанометра (1 Å = 0,1 нм = 100 пм). О будущих продуктах Intel 20A пока нет никаких данных. Освоить технологию Intel 20A компания планирует в 2024 году. Что интересно, Intel рассчитывает вернуться к стратегии «тик-так» с двухлетним циклом чередования новых архитектур и технологических норм как раз в 2024-2025 годах.
• Intel 18A — самый отдаленный узел в текущих планах Intel. Он принесет второе поколение технологии RibbotFET для «еще одного существенного скачка в производительности транзисторов». В Intel уже приступили к разработке Intel 18A и рассчитывают освоить технологию в начале 2025 года и с ней вернуть себе звание лидера полупроводниковой индустрии.

Технологии упаковки Foveros Omni и Foveros Direct

В рамках Intel Accelerated компания также рассказала о двух крупных обновлениях технологии объемной компоновки Intel Foveros 3D, знакомой по SoC Lakefield. Технология Intel Foveros позволяет создавать сложные многокристальные решения, упаковывая вычислительные блоки и необходимые сопутствующие компоненты, изготовленные с использованием разных технологических процессов, в одном корпусе. Причем блоки размещаются вторым слоем поверх базового кристалла, на котором сформированы блоки ввода-вывода, память SRAM и цепи питания, позволяя создавать более компактные решения по сравнению с классическим монолитным дизайном.

В будущих потребительских процессорах Meteor Lake (Core 14-го поколения), которые будут построены на техпроцессе Intel 4 и ожидаются в первой половине 2023 года, дебютирует второе поколение Foveros, которая позволит объединять три кристалла (CPU c x86-ядрами, GPU и интегрированный северный мост).

Разновидность технологии Foveros Omni позволит укладывать стопкой еще большее количество разнообразных чипов, упростив сочетание и объединение плиток вне зависимости от их размера — например, позволяя использовать базовую плитку, которая меньше, чем верхняя плитка в стопке. В некотором смысле Foveros Omni — аналог ARM DynamIQ, которая обеспечивает более гибкий подход по сравнению с big.LITTLE и позволяет создавать кластеры, включающие совершенно разные процессорные ядра. В то же время Foveros Direct обеспечит прямые медные кросс-соединения между компонентами, тем самым уменьшая сопротивление и компенсируя поверхностные неровности. Обе новые технологии Foveros планируется запустить в 2023 году.

***

Новая схема именования может помочь Intel в переконтекстуализации ее нынешних и будущих продуктов, и они будут восприниматься лучше на фоне конкурирующих решений. Но факт остается фактом — Intel отстает. К тому же, конкуренты тоже не стоят на месте: TSMC и Samsung вовсю работают над освоением техпроцесса 3 нм (или какие бы названия они в итоге не выбрали), а AMD уже разработала свой вариант технологии упаковки Foveros 3D под названием 3D Vertical Cache.