En la conferencia IEDM, Intel compartió su hoja de ruta de tecnología de procesos y su visión para los diseños de chips que estarán disponibles durante los próximos tres o cuatro años. Como se esperaba, los procesos de fabricación de próxima generación de Intel, Intel 4 e Intel 3, están en camino de usarse para la fabricación de alto volumen (HVM) en 2023 y 2024, respectivamente. Además, los nodos de producción 20A y 18A de la compañía estarán listos para HVM en 2024, lo que significa que el 18A estará disponible antes de lo previsto, sugiere una diapositiva publicada por IEEE Spectrum (se abre en una nueva pestaña).
Tecnologías Intel desde ahora hasta 2025
Deslice para desplazarse horizontalmenteNodo:Intel 7Intel 4Intel 3Intel 20AIntel 18A Estado:HVMListo ahoraListo en el segundo semestre de 2023Listo en el primer semestre de 2024Listo en el segundo semestre de 2024Productos notables: Raptor Lake, Sapphire RapidsMeteor LakeGranite Rapids, Sierra ForestLago ArrowFuture Lake, Future Rapids, IFS
NOTA: La preparación de la tecnología de proceso no significa el inicio de HVM.
Intel 4 listo hoy, Intel 3 programado para la segunda mitad de 2023
El próximo año, Intel lanzará su CPU Meteor Lake de 14.ª generación con nombre en código, su primer procesador de cliente para el mercado masivo que presenta un diseño de chip múltiple (o mosaico múltiple) y cada conjunto de chiplet se fabrica utilizando una tecnología diferente. Los productos Meteor Lake de Intel comprenderán cuatro mosaicos: el mosaico de cómputo (núcleos de CPU) creado con la tecnología de proceso Intel 4 (también conocida como 7nm EUV), el mosaico de gráficos producido por TSMC presumiblemente usando su nodo N3 o N5, el mosaico SoC y el I /O azulejo. Además, los bloques estarán interconectados utilizando la tecnología Foveros 3D de Intel.
Podría decirse que el bloque de computación de Meteor Lake es la parte más interesante del paquete, ya que se basará en Intel 4 (anteriormente conocido como 7nm), el primer nodo de producción de la compañía que utilizará litografía ultravioleta extrema (EUV). Este proceso de fabricación está listo para la producción en masa, según Intel, aunque se implementará para el chiplet informático HVM de Meteor Lake dentro de unos meses. Teniendo en cuenta que Intel instaló este bloque de cómputo en octubre de 2021, no sorprende que el nodo esté listo para la producción ahora. Lo que es un poco inesperado es que Intel no ha confirmado que esta tecnología de proceso se utilice para fabricar los bloques de GPU de computación Xe-HPC de Ponte Vecchio, implementados hace dos años.
Intel comenzará a usar EUV casi cuatro años después de que TSMC comenzara a producir chips en su nodo N7+ en el segundo trimestre de 2019. Intel debe asegurarse de que su nodo de clase 4nm cumpla con las expectativas y brinde buenos rendimientos, ya que será el primer nodo en llegar después de la desafortunada familia de Procesos de 10 nm que no funcionaron como se esperaba al principio de su ciclo de vida y cuyos costos son más altos de lo que la empresa había esperado durante varios años.
Como Intel necesita ponerse al día con sus rivales Samsung Foundry y TSMC, Intel Process Technology 4 ya se unirá a su Intel Manufacturing Node 3 (clase 3nm) en 2023 ~ 2024. Este proceso estará listo para la fabricación en la segunda mitad de 2023, basado en datos compartidos por Intel. Se utilizará para fabricar los procesadores Granite Rapids y Sierra Forest de Intel, que son productos de alto perfil para la empresa. Se espera que Sierra Forest sea la primera CPU del centro de datos de la empresa en usar núcleos de bajo consumo y competirá con varias ofertas basadas en Arm con un alto número de núcleos.
Intel ya tiene algunas muestras de Xeon ‘Granite Rapids’ para trabajar, por lo que parece que el diseño de la CPU está listo y el nodo en sí está en camino para HVM 2024.
«La primera etapa de Granite Rapids está fuera de serie, con un buen desempeño, con Intel 3 que continúa progresando según lo programado», dijo Pat Gelsinger, director ejecutivo de Intel, en la llamada de ganancias más reciente. «Emerald Rapids está mostrando un buen progreso y está encaminado para todo el año 2023, Granite Rapids está muy saludable ejecutando múltiples sistemas operativos en muchas configuraciones y con Sierra Forest, nuestro primer producto E-core que ofrece clase mundial por vatio, ambos están sólidamente en camino para 2024».
18A de Intel cambió a H2 2024
Mantenerse al día con TSMC y Samsung es importante, pero para volver al liderazgo en tecnología de procesos, Intel tendrá que superar a sus rivales. Eso está programado para suceder en algún momento de 2024, cuando la compañía presente su nodo 20A (20 angstroms, o 2 nm) que utilizará sus transistores de compuerta de la marca RibbonFET, así como la entrega de energía trasera llamada PowerVia. Intel espera que su nodo 20A esté listo para la fabricación en la primera mitad de 2024; se utilizará para fabricar, entre otras cosas, chipsets para los procesadores Arrow Lake de la compañía para PC de clientes en 2024.
El 20A de Intel será el primer nodo de clase de 2nm de la industria y también utilizará ampliamente EUV para maximizar la densidad de transistores, brindar mejoras decentes en el rendimiento y reducir el consumo de energía. En 2024, debería competir con las tecnologías de proceso de clase 3nm (N3S, N3P) de tercera generación de TSMC diseñadas para mejorar la densidad y el rendimiento del transistor. Queda por ver cómo se comparan estos tres nodos. Aún así, Intel está poniendo el listón muy alto para su proceso 20A, ya que presenta simultáneamente dos innovaciones importantes (GAA, BPD).
Y, sin embargo, 20A no es la tecnología de proceso más avanzada que Intel planea comenzar a usar a fines de 2025. La compañía también está preparando su nodo de producción 18A (18 angstroms, 1,8 nm) que promete impulsar aún más. o PPA (rendimiento, potencia , área) beneficios para Intel y sus clientes de Intel Foundry Services.
Para 18A, Intel planeó originalmente usar herramientas EUV con apertura numérica óptica (NA) de 0,55, que está configurada para proporcionar una resolución de 8 nm (frente a 13 nm en el caso de las herramientas EUV que se usan actualmente con 0,33 NA). Pero la producción de ASML de equipos EUV High-NA no estará lista hasta 2025, mientras que Intel pretende tener su 18A listo para fabricar en la segunda mitad de 2025, antes que sus rivales.
Dado que es posible lograr una resolución de 8nm para nodos posteriores a 3nm con múltiples patrones utilizando herramientas EUV de la generación actual (aunque esto alargará los ciclos de producción y puede afectar los rendimientos), Intel está dispuesta a asumir algunos riesgos adicionales con 18A y usar Twinscan NXE:3600D de ASML. o NXE:3800E para integrar este nodo, ya que cree que esto le brindará un liderazgo indiscutible en el mercado.
Resulta que ya se grabaron los primeros chips de prueba 20A y 18A.
«En Intel 20A e Intel 18A, los primeros nodos en beneficiarse de RibbonFet y PowerVia, nuestros primeros chips de prueba internos y los de un gran cliente potencial de fundición fueron grabados con silicio funcionando en la fábrica», dijo el jefe de Intel. «Seguimos en camino de recuperar el liderazgo en desempeño de potencia y desempeño de transistores para 2025».
Cooptimización de la tecnología del sistema
Los nodos de producción 20A y 18A harán un uso extensivo de herramientas EUV (y potencialmente incluso herramientas EUV High-NA), lo que hace que los chips producidos con estas tecnologías sean extremadamente costosos. Incluso los grandes chips monolíticos de 4nm y 5nm de hoy en día son costosos de desarrollar, validar y producir, razón por la cual los diseños de mosaicos múltiples como el Ponte Vecchio de Intel están ganando popularidad. A 2 nm y 1,8 nm, tendrá sentido desagregar aún más los diseños de alto rendimiento.
Para hacer esto, Intel cree que se requerirá un nuevo enfoque de diseño de ‘afuera hacia adentro’. Intel predice que dentro de algunos años, los diseñadores de chips podrán desglosar las funciones de un solo chip en un diseño de múltiples chips y luego producir chips utilizando la tecnología más optimizada para lograr sus objetivos de desempeño, potencia y costo. . Intel llama a este enfoque co-optimización de la tecnología del sistema (STCO). Por ejemplo, dado que la lógica se escala mejor que SRAM, tiene sentido producir lógica y cachés usando diferentes nodos (para un costo y rendimiento óptimos) y luego unirlos usando tecnologías como Foveros o EMIB.
Dado este enfoque, una fundición exitosa tendrá que ofrecer múltiples nodos para diferentes chiplets y tecnologías de envasado competitivas. Es por eso que Intel necesita ofrecer la mejor tecnología lógica (es decir, 20A y 18A) antes que sus rivales para garantizar que produce las partes más rentables de los próximos diseños de mosaicos múltiples.