Intel gaat processors met diverse productieprocedés maken

Intel gaat processors opdelen in onderdelen die op verschillende productieprocedés gefabriceerd worden. Processors kunnen zo uit 10nm-, 14nm- en 22nm-delen bestaan. Daarnaast heeft Intel een nieuwe zuinige 22nm-node aangekondigd.

Intel gaf tijdens de Technology and Manufacturing Day in San Francisco details over bestaande en komende technieken die het gebruikt bij de chipproductie. Het bedrijf kondigde onder andere aan dat het heterogene 'mix and match'-ontwerpen gaat toepassen bij processorproductie in plaats van monolithische ontwerpen. Hierbij worden bijvoorbeeld de cpu en gpu op 10nm geproduceerd, terwijl de input/output als pcie- en geheugencontrollers en overige onderdelen op 14nm geproduceerd worden. De mogelijkheid onderdelen op deze manier te combineren is mogelijk door Intels emib-technologie, of embedded multi-die interconnect bridge, die delen efficiënt met elkaar verbindt.

Anders dan een grote silicon interposer maakt de emib-technologie gebruik van kleine interposers die alleen voor communicatie tussen de verschillende dies zorgt: voeding wordt via meer traditionele metaallagen verzorgd. Dat brengt de kosten van de interposer omlaag en vereenvoudigt het ontwerp en maakt bovendien grotere chips mogelijk. Het voordeel van de heterogene ontwerpen is dat niet de gehele complexe processor op een nieuwe node-generatie overgezet hoeft te worden, wat een positieve invloed kan helpen op de opbrengst van goed functionerende chips en minder r&d-kosten met zich meebrengt. De eerste chip waarbij Intel dit toepast is de Stratix 10-fpga.

Aanvullend maakte Intel bekend dat de platform controller hub, het equivalent van de chipset, vanaf de eerste helft van 2018 op 14nm in plaats van 22nm geproduceerd gaat worden, wat Intels platform zuiniger moet maken. Ergens in dat jaar start ook de fabricage van networking-chips op 14nm, terwijl de productie van modems nog eind dit jaar op die 14nm-node overgaat.

Intel kondigde verder een nieuwe 22nm-generatie aan: 22FFL, een energiezuinige node voor iot- en mobiele toepassingen. Intel heeft zijn 22nm verfijnd en onder andere de lekstromen met een factor honderd verkleind. Daarbij heeft het bedrijf kennis van zijn 14nm-node gebruikt en wat omvang van de features betreft zit 22FL dan ook tussen Intels 22nm- en 14nm-node in. Intel schuift zich als custom foundry voor productie voor derde partijen naar voren en ziet met name toepassingen voor internet-of-things-producten en mobiele chips voor de 22FFL-node. Wat kosten betreft zou de node zich kunnen meten met 28nm- en 22nm-nodes.

Verder stelt Intel een nieuwe manier voor om de naamgeving van nodes op te baseren. Intel-senior fellow, Mark Bohr constateert dat niet alle chipfabrikanten zich nog houden aan de lineaire schaalverkleining van 0,7x voor de belangrijkste features bij de overstap naar een nieuwe node, wat tot een 'zooitje' met betrekking tot de naamgeving heeft geleid. Intel stelt daarom voor een nieuwe formule te hanteren om tot de hoeveelheid transistors per vierkante mm te komen:

0,6	x	2-input-nand transistoraantal	+	0,4	x	Scan Flip Flop transistoraantal	=	# transistors/mm2
		2-input-nand celloppervlak				Scan Flip Flop celloppervlak

De fabrikant tekent aan dat het oppervlak van sramcellen hierbij buiten beschouwing gelaten is. Intel stelt voor deze afzonderlijk te vermelden. De chipgigant claimt bij gebruikmaking van de formule met zijn 10nm-node nog altijd een voorsprong te hebben op de gelijknamige nodes van concurrenten als TSMC en Samsung. Volgens Intel zit er nog voldoende rek in de Wet van Moore voor de afzienbare toekomst en het bedrijf claimt zelfs steeds beter te kunnen schalen. Voor de 10nm-productie zet Intel self-aligned quad patterning in. Quad-patterning zorgt voor hogere kosten, maar de hogere yields en verkleining van de interconnect-pitch door het gebruik van de self-aligned-techniek zouden dit compenseren.

Intel gaat de 10nm-productie inzetten voor zijn Cannonlake-processors, waarvan de eerste chips voor laptops later dit jaar moeten verschijnen. Het bedrijf noemde een chipoppervlak van 7,6mm², waar een vergelijkbare 14nm-chip 17,7mm² in zou nemen. Niet eerder zou het bedrijf een verkleiningsfactor van 0,43x hebben behaald. Een refresh van de 10nm-node, die Intel alvast 10++ noemt, zou voor verdere prestatie- en verbruiksverbeteringen zorgen.

Reacties (20)

[bbob]

Het grootste nieuws in dit artikel is echter dit deel

tel schuift zich als custom foundry voor productie voor derde partijen naar voren en ziet met name toepassingen voor internet-of-things-producten en mobiele chips voor de 22FFL-node. Wat kosten betreft zou de node zich kunnen meten met 28nm- en 22nm-nodes.

Intel gaat dus ook voor 3den produceren.
Dat kan te maken hebben met het feit dat ze zelf te weinig cpu's maken.
Anderzijds, de kosten per generatie fabs wordt steeds duurder waardoor voor 3den produceren ook voor intel een plicht zal moeten worden om fabs te blijven bouwen.

[Squee]

Het grootste nieuws in dit artikel is echter dit deel

Dat ben ik niet met je eens. De hier aangehaalde emib-technologie en de mogelijkheid om meerdere dies, zelfs van verschillende productieprocessen te kunnen combineren, is best wel een heel erg interessante doorbraak. Vooral omdat het in het horizontale vlak dingen met elkaar verbindt, in tegen stelling tot de TSV technieken die je ziet voor het 3d-stacken van chips, zoals bij HBM geheugen gebeurt.

Het probleem van 3d-stacking voor CPU chips is dat je de warmte helemaal niet kwijt kan. Door ze in het horizontale vlak te combineren kan je een veel grotere chip samenstellen uit kleinere onderdelen die je met een veel betere yield kan produceren, en heb je een veel groter oppervlak om de hitte te dissiperen. Een probleem met de grote chips zoals de komende 28-core Skylake Xeons en groter, maar ook de Xeon Phi chips, is dat je enorm veel geheugen bandbreedte nodig hebt om ze nuttig te kunnen gebruiken (al die cores moet je wel kunnen voeden met data). Nu gaan ze al naar 6 geheugen kanalen op de nieuwe Xeon, maar je ziet ook hoe enorm veel pinnen je hier voor nodig hebt. En dit is waar het probleem zit; deze pinnen moet ook verbonden zijn aan de chip, en er we lopen daarbij tegen een limiet aan hoeveel verbindingspunten je op een die kan maken. De logica op de die zelf wordt namelijk elke generatie kleiner, maar je zal toch echt een fysiek verbindings draadje moeten kunnen verbinden met de die voor elke pin op je package.

Wanneer je dies zo in 2D aan elkaar kan hangen, kan ik me voorstellen dat je makkelijk een soort fan-out chips er aan kan hangen om zo van de enorme dichtheid van veel signaallijnen op je chip zelf, ook naar een enorme hoeveelheid externe connecties te kunnen gaan. Dit vind ik wel een heel erg interessante ontwikkeling.

Daar komt dan ook nog het feit bij dat het een methode is om meer zuinigheid te bereiken; sommige componenten kunnen misschien zuiniger op 22nm dan op 10nm draaien ivm lekstroom, en je kan veel grotere CPUs maken omdat je minder yield problemen hebt omdat je de afzonderlijke delen als kleinere chips produceert (betere yield) en ze dan combineert. Ik ben best wel onder de indruk van dit verhaal.

[Olaf]

Ze maken al sinds 2013 chips voor derde partijen: nieuws: Intel gaat 14nm-chips maken voor Altera

Ze waren tot nu toe alleen niet zo succesvol met het binnenhalen van klanten.

[SirNobax]

Nou niet het beste voorbeeld. Tegen de tijd dat ze die 14nm chips konden leveren is Altera door Intel overgenomen.

[Bulkzooi]

De deal met Rockchip is een beter voorbeeld van 3rd parties die bij Intel produceren.

[sygys]

Bij het lezen van dit artikel begon ik me af te vragen... de 7x serie van intel desktop CPU's, wat is daar nu eigenlijk de stroom rendament van onder full load? zijn daar ook specs van? We hebben het altijd over TDP maar hoe efficient zijn de chips?

Hoeveel % van de stroom gaat naar energie die niets met de rekenkracht te maken heeft zoals bijvoorbeeld warmte?

Ik vermoed dat een chip met 99,8% rendament ten eerste niet meer warm wordt en ten tweede nagenoeg 0 stroom verbruikt of niet? Volgensmij gaat bijna alle stroom die je door een chip heen stuurt verloren aan warmte.

[Reactie gewijzigd door sygys op 23 juli 2024 22:33]

[R-J_W]

100% gaat verloren als warmte ...
Rekenkracht is geen vorm van energie.
Het enige wat je kunt doen is Flops uitzetten tegen stroomverbruik.

[planet8]

Slide's voor de geïntereseerden.
https://newsroom.intel.co...ry-2017-Manufacturing.pdf
Kort overzicht.

Hoewel de chips momenteel nog niet verscheept worden ben ik toch onder de indruk, van de density van het nieuwe procedé. Intel noemt dit zelf hyperscaling, hiervoor hebben ze de fins 25% hoger gemaakt en 25% dichter bij elkaar gezet. Waardoor je bijna een ideale finfet krijgt, op slide 10 staat een zeer mooie foto van de nieuwe finfets. Naast traditionele verkleining heeft intel het aantal dummy gates vermindert. En de gate rechtstreeks met de via aan de eerste metaallaag verbonden. Alles tesamen levert dit een 2.5x schaling op. Aan de perfomance kant valt op dat de nieuwe finfets een lagere performance hebben dan het 14nm++ procedé. Maar 10nm+ zou de prestaties terug moeten gelijktrekken. Dit wil zeggen dat de eerste 10nm chips waarschijnlijk minder hoog geclockt zullen zijn dan bv. kabylake. Maar zeker met de nieuwe concurrentie van amd zou het aantal cores kunnen toenemen.

[batjes]

een FPGA is wel wat anders als een klassieke CPU.

De helft van wat Intel opnoemt is al van toepassing bij FPGA tegenover hun X86/AMD64 CPU's. Vraag me wel af hoeveel hiervan van toepassing is op de reguliere CPU lijnen.

Hopelijk worden FPGA's onderdeel van de standaard desktop, zo ontzettend veel taken wat daar veel efficiënter op afgehandeld kunnen worden. De grote datacenter jongens zijn ook hun systemen aan het uitrusten met FPGA's. (Zodra MS bv klaar is met die uitrol in Azure is de kans aanwezig dat de sterkste super computer eindelijk eens een NT systeem wordt.)

[Verwijderd]

Intel is weer in actie gekomen ( dat beetje extra concurentie is toch niet zo slecht)

Hierdoor kan Intel toch naar de stap naar 10 nm en kleiner gaan maken, zonder dat het economisch totaal onrendabel word. En wanneer ze 10nm weer een stuk beter onder controlle hebben zullen ze dan uiteindelijk overstappen naar chips die volledig op dat proces gefabriceerd worden. Hierdoor kunnen ze ook langer "voordeel" uit halen uit 10nm , omdat ze de die shrink over meerdere kleine stapjes kunnen uitsmeren.
Deze strategie is echter niet nieuw, het is al tijden zo dat chips vaak uit meerde delen bestaan met verschillende transistor grote's omdat ze niet bij elke die shrink alle productie processen willen aanpassen, maar alleen de belangrijkste.

[Vayra]

Ik vraag het me eigenlijk af. Ik vind deze Intel-slides een erg hoog 'AMD gehalte' hebben met veel dure termen en alles hyper en fantastisch, maar ondertussen is het gewoon een ingewikkelde uitleg van stagnatie.

Feit blijft dat Intel onderaan de streep helemaal niets nieuws aankondigt, behalve dat het bestaande technieken gaat verfijnen om er meer uit te persen. Dat is eigenlijk gewoon een open deur, en het geeft vooral aan hoe Intel al die tussenstappen die ze tussen Tick en Tock willen plaatsen gaan vormgeven. Maar het zijn sigaren uit eigen doos, innovaties door het hergebruik van bestaande techniek, en dat legt Intel uit als 'voorsprong op de concurrentie'. Het zal best...

[Reactie gewijzigd door Vayra op 23 juli 2024 22:33]

[Verwijderd]

Dat idee kreeg ik nou ook al met de aankondiging van Optane, zelf prijzen ze het de hemel in maar op papier valt het vies tegen, vooral na hun grootse claims.

[Bossie]

Uiteraard, marketing voor dummies

Maar houd dit simpelweg niet in dat Intel hiermee de economisch levensduur van bestaande fabs heeft verlengd en hierdoor efficienter met bestaande assets om kan gaan (afschrijving over langere periode, minder noodzaak voor nieuwe fabs/machines)?

[Amazigh_N_Ariff]

Dus deze 22FFL is de concurrent van 22FDSOI.

https://www.globalfoundri...-solutions/cmos/fdx/22fdx

[kidde]

Op papier wel, FD SOI kan je echter 'real time' met body biasing optimaliseren voor prestaties of zuinigheid, dus tijdens normaal bedrijf.

Zowel TSMC als Intel hun 22nm proces hebben deze deze mogelijkheid niet, dus zijn wel zuiniger gemaakt dan de 28nm processen, maar niet 'realtime instelbaar'.

[Verwijderd]

Dat maakt de techniek misschien beter schaalbaar, maar het proces is dat zeker niet. Wat een ingewikkeld gedoe heah.

[MSalters]

Wat in het artikel nog onbenoemd blijft is dat de dies ook op andere manieren kunnen veschillen. Zo heeft RAM typisch een simpelere structuur, met minder lagen. Dat betekent dus dat je de voor die stukken van de processor de productie goedkoper wordt, want minder uitval.

Het wordt ook makkelijker om wat meer variatie aan te brengen in de product portfolio. Zo kun je dezelfde quadcore combineren met 4 or 8 MB aan cache, of verschillende modellen GPU's.

De relatief simpele structuur van caches, het kleine aantal lagen, gecombineerd met het hoge aantal transistoren wat daar nodig is zal waarschijnlijk betekenen dat Intel daar het eerste zal overstappen naar 10nm. Quad-patterning moet je per laag doen, dus dan wil je beginnen met de dies met het minste aantal lagen.

[Bulkzooi]

Intel geeft ook aan dat SRAM beter apart vermeld kan worden.

[Verwijderd]

Dat Internet of Things gedoe begint echt knettergek te worden, weten ze dan niet dat niemand daar werkelijk op zit te wachten? En ze blijven maar roepen, pushen, investeren. Maar wat moet je er mee?

[BrammetjeBram]

Helemaal mee eens , TheCodeForce. InternetOfThings.... iedereen moet in de cloud....
Mensen zitten niet te wachten op het grootste deel van de zogenaamde "vooruitgang."...
Slechts een klein deel psychoten die slecht in hun gevoel zitten , en dit moeten compenseren. De rest van de mensen word het opgedrongen. Er word draagvlak gecreeerd en het moet erdoor gedrukt worden....
Overigens zijn een heleboel cijfers die wij voorgeschoteld krijgen door de media omtrent het gebruik van internetdiensten , maar vooral online gamewedstrijden via streams , boerenbedrog. Ze weten dat mensen de neiging hebben elkaar na te doen , dus zo kun je een "succes" makkelijk afdwingen....In werkelijkheid gaat de kwaliteit van alles hard achteruit....