Intel раскрыла подробности оптимизированного техпроцесса 18A-P и запустила риск-производство
Обещан прирост частоты на 9% или снижение энергопотребления на 18% при том же результате
Новый транзистор W3P с контактами на обеих сторонах кристалла ускоряет переключение
Проекты, созданные для 18A, переносятся на новый процесс без изменений
Вслед за публикацией научной работы Intel раскрыла новые подробности об оптимизированном техпроцессе 18A-P. Этот производительный узел представляет собой улучшенную версию базового 18A, применяемого в текущих продуктах компании. Производитель обещает прирост производительности на 9% при том же энергопотреблении или снижение энергопотребления на 18% без потери быстродействия. Одновременно объявлено о начале риск-производства.
Источник изображения — tomshardware.com
Что такое риск-производство
Если вы не знакомы с термином — это этап, предшествующий массовому выпуску. Компания запустила полноценные пластины на стандартной производственной линии, но в ограниченном масштабе: чтобы собрать данные о проценте брака, производительности и разбросе характеристик до начала полномасштабного выпуска.
Обычно риск-производство опережает массовый выпуск передовой логики на 12–24 месяца, но здесь речь идёт не о полностью новом техпроцессе, поэтому ожидается более сжатый график. Само название этапа говорит о его сути: риск берёт на себя заказчик, который соглашается запускать продукт на ещё не отлаженной линии ради выигрыша во времени.
Обратная совместимость как главный аргумент
Новый узел — модификация существующего. Хотя он включает новые конструкции транзисторов, они размещаются в тех же библиотеках ячеек, что и прежде. Ключевое: процесс обратно совместим с проектами, разработанными для базового узла, — их можно перенести без каких-либо изменений.
Это и есть главный коммерческий довод. Разработка чипа стоит сотни миллионов долларов и занимает годы, поэтому возможность получить прирост без единой правки в проекте ценится заказчиками выше самих процентов производительности. Некоторые новые опции транзисторов могут стимулировать доработки, но они необязательны.
Цифры и как их читать
Для оценки производительности тестировался стандартный блок на процессорном ядре: зафиксировано увеличение частоты на 9% или снижение энергопотребления на 18% при напряжении 0,75 вольта. Улучшение сохраняется и при отклонении напряжения от этой отметки.
Стоит понимать характер таких измерений: они делаются на тестовых структурах, а не на готовом процессоре. Реальный прирост в конечном продукте всегда ниже — на него влияют память, тепловой пакет и архитектура самого чипа.
Новые транзисторы
В библиотеку добавлены три конструкции транзисторов. Две узкие оптимизированы под низкое энергопотребление и закрывают пробелы в энергоэффективных проектах. Третья, обозначенная как W3P, — самая интересная.
Базовый техпроцесс уже использует подачу питания с обратной стороны кристалла: это освобождает место для сигнальной разводки на лицевой стороне и снижает тепловое сопротивление. Новая конструкция имеет контакты с обеих сторон, что уменьшает паразитное сопротивление и обеспечивает более высокий ток, ускоряя переключение транзистора.
Приём этот — из разряда тех, что меняют правила: десятилетиями питание и сигналы шли по одной стороне пластины и конкурировали за место. Разведение их по разным сторонам решает сразу две проблемы — плотность разводки и отвод тепла.
Новый компромисс для проектировщиков
Компания также добавляет новую пару пороговых напряжений. Обычно доступны четыре разновидности — от высокого порога до сверхнизкого. Логика проста: чем ниже порог, тем меньше энергии нужно для активации транзистора, но тем больше он теряет через утечку. Разработчики вынуждены балансировать между этими типами в зависимости от задачи.
Новый вариант с сверхнизким порогом и низкой утечкой располагается между двумя существующими: он производительнее одного и экономичнее другого. Как и новая конструкция транзистора, это даёт проектировщикам больше свободы при разработке чипов.
Дополнительно заявлено улучшение теплового сопротивления на 20–40% и снижение сопротивления межсоединений на 10–30% в критичных по производительности слоях.
Контекст: ставка на возвращение
Базовый техпроцесс сейчас осваивается на двух американских фабриках. Компанию критиковали за низкие показатели выхода годных изделий, но она заявляет, что уровень брака продолжает снижаться в соответствии с ожиданиями. По имеющимся данным, ведутся переговоры с крупнейшими разработчиками чипов о производстве на этих мощностях.
Именно последнее и есть настоящая ставка. Для Intel вопрос стоит не в процентах частоты, а в том, вернутся ли к ней внешние заказчики, годами уходившие к азиатским контрактным производителям. А выбор такого заказчика определяется не рекламными характеристиками, а стабильностью выхода годных кристаллов, — и именно ради этих данных и запускают риск-производство.
