Технологія Intel 18A-P незабаром з’явиться в процесорах Diamond Rapids та Nova Lake, забезпечуючи подачу живлення зі зворотного боку та прискорення роботи за допомогою транзисторів GAA для підвищення частоти.
Процесори Intel Diamond Rapids та Nova Lake отримають ранні переваги від 18A-P, що забезпечить двозначне зростання частоти при низьких та високих напругах
На конференції Hot Chips Intel надала більше деталей щодо своєї технології процесу 18A-P, яка використовує транзистори GAA (Gate-All-Around) із подачею живлення зі зворотного боку (GAA-BSPD), функцію Power Boost та збільшену кількість металевих шарів. Це дозволить досягти на 30% вищої робочої частоти при низьких напругах на кремнії x86, який вже знаходиться у виробництві.
- Технологія процесу Intel 18A-P від Intel Foundry забезпечує на 9% вищу продуктивність при тій самій потужності або на 18% менше енергоспоживання при тій самій продуктивності порівняно з Intel 18A.
- Intel 18A-P представляє вдосконалене інженерне напруження для покращення мобільності та розширює портфель RibbonFET новими опціями пристроїв, включаючи технологію Power Boost для підвищення продуктивності в додатках для ШІ, мобільних пристроїв та центрів обробки даних.
- Power Boost використовує нову подвійну контактну архітектуру з наднизьким опором контактів для збільшення струму та досягнення вищих частот при тій самій ємності, залишаючись повністю сумісною з правилами дизайну Intel 18A.
Futurum Research Group співпрацювала з Intel, щоб розкрити переваги технології процесу 18A-P. Схоже, що цей вузол — це більше, ніж просто інкрементний крок до 18A. Згідно з новим дослідженням, поєднання зазначених вище технологій “навмисно” призначене для підвищення продуктивності при низьких напругах (для ефективності) та високих напругах (для продуктивності).
Ці інновації можуть створити основу для нової багатогенераційної дорожньої карти лідерства в продуктивності на ядро. Врожай FinFET зайняв чотири покоління пов’язаної роботи з пристроями та дизайном. GAA зі зворотним живленням знаходиться на першому кроці цієї кривої, з виміряними 30% виграшем при низькій напрузі та двозначними показниками при високій вже на кремнії у виробництві. Diamond Rapids та Nova Lake знаходяться на шляху до найшвидшого отримання переваг 18A-P, з рутенієвим інтерконектом та штабельною логікою попереду.
Технологія транзисторів GAA розроблена так, щоб давати найбільші переваги при нижчих напругах. А на високопродуктивному рівні технології подачі живлення Intel зі зворотного боку, такі як PowerVia, демонструють свій потенціал шляхом маршрутизації живлення зі зворотного боку пластини замість перевантаження ним провідників над транзисторами чіпа.
Дослідження стверджує, що показник 30% отримано шляхом прямого вимірювання, яке базується на ядрах ЦП, виготовлених за технологією GAA зі зворотним живленням, порівняно з аналогами FinFET у всьому діапазоні робочих напруг. При 0,5 В ядра досягли на 30% вищої робочої частоти. Порівняння проводилося при однаковій напрузі на ядрах одного класу, щоб ізолювати внесок процесу, а не архітектурної зміни.
RibbonFETs обгортають канал з усіх чотирьох сторін, що дозволяє Intel контролювати нижчі порогові напруги. Крім того, перенесення живлення на зворотний бік пластини зменшує падіння напруги (IR drop), що знижує втрати напруги.
“Сама концепція зворотного живлення є покращенням у доставці живлення для високої напруги. Вона допомагає при низькій [напрузі], але при високій напрузі ми маємо значні події падіння, де зворотне живлення дуже ефективно зменшує втрати живлення. … Поєднання зворотного живлення з gate-all-around — це не випадковість. Це об’єднання двох комплементарних речей. Отже, ми маємо історію як високої, так і низької напруги.”
Ерік Фетцер, член Intel Fellow
З 18A Intel вже продемонструвала переваги зворотного живлення у переведенні виграшу від пристрою на частоту ядра, що призвело до 5% вищої частоти при 1,1 В і 7,5% вищої частоти при 0,95 В.
Також було оголошено, що Intel 18A-P розширює портфель RibbonFET новими опціями пристроїв, оптимізованими для різних цілей дизайну, наприклад, W1 та W1.5 для пристроїв з низьким енергоспоживанням та меншою ємністю, тоді як W3P орієнтований на високопродуктивні пристрої з Power Boost, що забезпечує на 10% швидшу роботу без збільшення електричного навантаження.
Порівняно з 18A, 18A-P також знижує зовнішній опір на 20% для NMOS-пристроїв та на 12% для PMOS-пристроїв, одночасно забезпечуючи вищий струм і вищі частоти при тій самій ємності.
На основі термічних інновацій, представлених з Intel 18A, Intel 18A-P ще більше покращує тепловідведення завдяки покращенню матеріалів та передовим термічним рішенням, керованим EDA. Intel 18A-P покращує теплопровідність зв’язуючого шару на 50%, що призводить до загального покращення термічного опору всього стеку на 20-40%.
| Важіль | Механізм | Виміряний виграш | Статус |
|---|---|---|---|
| Зворотна подача живлення (PowerVia) | Переносить живлення на задню частину пластини, пригнічуючи події падіння напруги та звільняючи передню частину для маршрутизації сигналів | ~10X зменшення динамічного падіння; 5% до 6% частоти або понад 15% динамічного живлення | У виробництві на 18A та 18A-P |
| Два додаткових грубих металевих шари | Низькоомні провідники біля верху стеку металізації, що зменшують RC-зв’язок та перевантаження маршрутизації | 3% частоти при 1,1 В та 2% при 0,65 В, зі зниженням потужності на 2% | Заплановано в 18A-P |
| Відведення тепла через зв’язуючий оксид | Тонший, більш провідний зв’язуючий матеріал відводить тепло при високій щільності потужності, перетворюючи тепловий запас на сталу частоту | Близько 40% покращення протягом поколінь 18A при дуже високій потужності | Досягнуто протягом поколінь 18A |
| Підсилення потужності (Power boost) | Передні контакти плюс прямі задні контакти, що увімкнені PowerVia, переміщують струм до та з стрічок | Не виділено окремо; частина покращення пристрою 18A-P | Новинка в 18A-P |
Існують також інші обмеження в провідниках, які при вищих напругах можуть призвести до затримок інтерконекту, оскільки транзистори швидкі, а провідники — ні. Intel тепер націлюється на цей запас пропускної здатності інтерконекту, додаючи два додаткових грубих металевих шари. Це низькоомні провідники біля верху стеку металізації, які зменшують RC-зв’язок та перевантаження маршрутизації, що призводить до 3% збільшення частоти при 1,1 В та 2% при 0,65 В разом зі зниженням потужності на 2%.
Intel також оцінює передові матеріали та методи пакування, які розширюють її дорожню карту:
Дорожня карта продовжує ту саму логіку для досягнення виграшу у частоті при високій напрузі. Субтрактивний рутенієвий інтерконект з повітряними проміжками, продемонстрований у дослідженнях VLSI Intel, зменшує ємність приблизно на 35% порівняно з міддю. Його перевага наростає при малій щільності. Мідь вимагає резистивного покриття з усіх чотирьох сторін, яке не може зменшуватися, а опір міді стає нелінійним, коли межі зерен домінують при малих розмірах. Рутеній залишається лінійним при таких щільностях, тому він виграє саме там, де опір провідника обмежує частоту.
Далі Intel досліджує логіку, розташовану в z-вимірі, один тип логіки над іншим, так що сигнали подорожують коротким вертикальним шляхом, а не довгим планарним маршрутом. Шаманна пов’язує цю роботу безпосередньо зі масштабуванням високої напруги. Обидва важелі дорожньої карти націлені на те саме обмеження інтерконекту, яке атакують чотири виробничі важелі сьогодні, але обіцяють продовжувати зростання покоління за поколінням, як це було з FinFET.
Diamond Rapids стане одним з провідних продуктів на 18A-P. За даними Intel, робота над ним розпочалася поколінням раніше з Xeon 6+ “Clearwater Forest”, що дозволило перенести ті самі переваги продуктивності на ват E-ядер на P-ядра Diamond Rapids.
З до 256 ядрами, що вдвічі більше, ніж у попередньому поколінні, є більше ядер для розширення пропускної здатності пам’яті. Intel перенесла IO в центр пакета, щоб кожне ядро мало рівномірний доступ до пам’яті, що є важливим для робочих навантажень масштабу ШІ. Частотний запас, який забезпечує 18A-P, призводить до вищої продуктивності на ядро.
“Це те, що ви побачите в Diamond Rapids. Це починається з базової технології, яка знаходиться в ядрах. Ми використовуємо переваги 18A-P для збільшення як кількості ядер, так і продуктивності цих ядер, а потім оновлюємо архітектуру, щоб забезпечити їх усі.”
Ерік Фетцер, член Intel Fellow
Підсумовуючи, стверджується, що GAA зі зворотним живленням є першим кроком Intel до багатогенераційної дорожньої карти лідерства в продуктивності на ядро. Все починається з 18A-P з його 30% виграшем при низьких напругах та двозначним виграшем при високих напругах на кремнії, який вже знаходиться у виробництві, такому як сімейство Diamond Rapids Xeon та сімейство Nova Lake “Core”, випуск яких запланований на наступний рік.
Про автора: Хассан Муджтаба, інженер-програміст за освітою та ентузіаст ПК за пристрастю, є старшим редактором Wccftech у відділі апаратного забезпечення. Маючи багаторічний досвід роботи в галузі, він спеціалізується на глибокому технічному аналізі процесорних архітектур наступного покоління, материнських плат та рішень для охолодження. Його робота включає не тільки найсвіжіші новини про майбутні технології, але й всебічні огляди та тестування.
Слідкуйте за Wccftech на Google, щоб отримувати більше наших новин у своїх стрічках.
Далі
Intel Diamond Rapids "Xeon 7" досягне 256 P-ядер, щоб конкурувати з EPYC Venice від AMD, але відстає за термінами
Хассан Муджтаба
Процесор Intel Diamond Rapids "Xeon 7" з’являється з 32 ядрами та великим 240 МБ кешем L3 на платформі Oakstream
Хассан Муджтаба
Intel Xeon 6 тепер досягає 8000 MT/s пам’яті, але справжня вигода чекає на MRDIMM 8800 MT/s у 2027 році
Хассан Муджтаба
Intel інвестує 5 мільярдів євро у свою фабрику Fab34 в Ірландії, масштабуючи виробництво "Intel 3" для Xeon 6 та наступного покоління Diamond Rapids
Хассан Муджтаба
Подробиці можна знайти на сайті: wccftech.com