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 en 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 empresa estarán listos para HVM en 2024, lo que significa que 18A estará disponible antes de lo previsto, una diapositiva publicada por IEEE Spectrum. (se abre en una pestaña nueva) sugiere.
Tecnologías de Intel entre ahora y 2025
| Nodo: | Intel 7 | Intel 4 | Intel 3 | Intel 20A | Intel 18A |
|---|---|---|---|---|---|
| Estado: | HVM | Listo ahora | Listo en el segundo semestre de 2023 | Listo en el primer semestre de 2024 | Listo en el segundo semestre de 2024 |
| Productos destacados: | Lago Raptor, Sapphire Rapids | Lago Meteoro | Granite Rapids, Sierra Bosque | lago flecha | Lago del futuro, rápidos del futuro, IFS |
NOTA: La preparación de la tecnología de proceso no significa el inicio de HVM.
Intel 4 listo hoy, Intel 3 vence en el segundo semestre 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 múltiples chips (o múltiples mosaicos) con cada conjunto de chips que se fabricará utilizando una tecnología de proceso 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, las teselas estarán interconectadas utilizando la tecnología Foveros 3D de Intel.
Podría decirse que el mosaico de cómputo de Meteor Lake es la parte más emocionante del paquete porque se fabricará 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 chip de cómputo HVM de Meteor Lake solo dentro de unos meses. Teniendo en cuenta que Intel activó este mosaico informático en octubre de 2021, no sorprende que el nodo ya esté listo para la producción. Lo que es un poco inesperado es que Intel no confirma que esta tecnología de proceso se utilice para hacer los mosaicos de GPU de cómputo Xe-HPC de Ponte Vecchio, como se plantó hace dos años.
Intel comenzará a usar EUV casi cuatro años después de que TSMC, que comenzó 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 para llegar después de la desafortunada familia de procesos de 10nm de la compañía que no funcionó como se esperaba al principio de su ciclo de vida y cuyos costos son más altos de lo que la compañía esperaba hace varios años.
Dado que Intel tiene que ponerse al día con sus rivales Samsung Foundry y TSMC, su tecnología de proceso Intel 4 ya se unirá a su nodo de fabricación Intel 3 (clase 3nm) en 2023 ~ 2024. Este proceso estará listo para la fabricación en la segunda mitad. de 2023, según datos compartidos por Intel. Se utilizará para fabricar los procesadores con nombre en código 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 utilizar núcleos de bajo consumo y competirá con varias ofertas basadas en Arm con un alto número de núcleos.
Intel ya tiene que trabajar en las muestras de Xeon ‘Granite Rapids’, por lo que parece que el diseño de la CPU está listo y el nodo en sí está en camino para HVM 2024.
«El primer paso de Granite Rapids está fuera de lo normal, tiene un buen rendimiento y Intel 3 sigue progresando según lo previsto», dijo Pat Gelsinger, director ejecutivo de Intel, en la llamada de ganancias más reciente. «Emerald Rapids está mostrando un buen progreso y está en camino 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 brinda un rendimiento por vatio de clase mundial, son ambos sólidamente encaminado para 2024».
18A de Intel se mudó al segundo semestre de 2024
Es importante ponerse al día con TSMC y Samsung, pero para recuperar su liderazgo en tecnología de procesos, Intel tendrá que superar a sus dos rivales. Está previsto que esto suceda en algún momento de 2024, cuando la compañía presente su nodo 20A (20 angstroms o 2nm) que utilizará sus transistores de compuerta completos con 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 con nombre en código 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, competirá 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 estos tres nodos se apilan entre sí. 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 aumentar aún más el PPA (rendimiento, potencia, área). ventajas para Intel y sus clientes de Intel Foundry Services.
Para 18A, Intel planeó originalmente usar herramientas EUV con óptica de apertura numérica (NA) de 0,55, que está configurada para proporcionar una resolución de 8 nm (frente a los 13 nm en el caso de las herramientas EUV que se utilizan actualmente con una NA de 0,33). Pero la producción de ASML de equipos EUV High-NA solo estará lista en 2025, mientras que Intel tiene como objetivo que su 18A esté preparado para la fabricación en la segunda mitad de 2025, por delante de sus rivales.
Dado que es posible llegar a una resolución de 8nm para nodos posteriores a 3nm con patrones múltiples utilizando herramientas EUV de la generación actual (aunque esto alargará los ciclos de producción y podría afectar potencialmente los rendimientos), Intel está dispuesta a asumir algunos riesgos adicionales con 18A. y usar Twinscan NXE:3600D o NXE:3800E de ASML para hacer chips en este nodo, ya que cree que le brindará un liderazgo indiscutible en el mercado.
Resulta que los primeros chips de prueba 20A y 18A ya se han grabado.
«En Intel 20A e Intel 18A, los primeros nodos que se beneficiaron de RibbonFet y PowerVia, nuestros primeros chips de prueba internos y los de un importante cliente potencial de fundición han funcionado con silicio funcionando en la fábrica», dijo el jefe de Intel. «Seguimos en camino de recuperar el liderazgo en desempeño de energía y desempeño de transistores para 2025».
Co-optimización de la tecnología del sistema
Tanto los nodos de producción 20A como los 18A utilizarán ampliamente herramientas EUV (y potencialmente incluso herramientas EUV High-NA), lo que hará 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 hacerlo, Intel cree que se necesitará un nuevo enfoque de diseño ‘de afuera hacia adentro’ completamente nuevo. Intel prevé que dentro de varios años, los diseñadores de chips podrán desagregar las funciones de un solo chip en un diseño de múltiples chips y luego producir chips utilizando la tecnología más óptima para cumplir con sus objetivos de rendimiento, 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 costos y rendimiento óptimos) y luego unirlos usando tecnologías como Foveros o EMIB.
Dado este enfoque, una fundición exitosa deberá ofrecer varios nodos para diferentes chiplets y tecnologías de envasado competitivas. Esta es la razón por la que Intel necesita proporcionar la mejor tecnología lógica (es decir, 20A y 18A) por delante de sus rivales para garantizar que hace las partes más lucrativas de los próximos diseños de mosaicos múltiples.