Video: Intel: The Making of a Chip with 22nm/3D Transistors | Intel (Oktober 2024)
Mores lov er tilbake. Eller kanskje, det endte egentlig ikke, bare tok en liten ferie.
Det har vært bekymring for at Moore's Law - som sier at antallet transistorer per brikke skal dobles hvert annet år - etter hvert som Intels overgang til en 14nm prosess har tatt lengre tid enn forventet, og de mer generelle brikkefabrikkeriene er senere enn vanlig i å levere sin neste prosess. Men for meg er den store takeawayen fra Intels Broadwell-kunngjøring i forrige uke, så vel som Samsungs mindre utpekte kommentarer om at den sendte en 20nm applikasjonsprosessor i sin nyeste smarttelefon, at chip-skalering ser ut til å fortsette, til tross for noen forsinkelser.
Broadwell kunngjøringen var litt sen. Opprinnelig hadde Intel planlagt å sende sjetonger innen utgangen av 2013 og en hel rekke 14nm bærbare produkter ut nå. Men Intel ga mange detaljer forrige uke som viste at det har gjort mye fremgang på 14nm, med spesifikasjonene som ser bedre ut enn mange hadde forventet.
Som kunngjort på Computex-showet i juni, vil Intels første 14nm-brikke være Broadwell-Y, med Y-stående for den laveste effektversjonen av brikken, og markedsført under navnet Core M. Denne brikken var i fokus for forrige ukes kunngjøringen, som detaljerte mange spesifikasjoner om brikken og Intels 14nm-prosess, som inkluderer andre generasjon av det selskapet kaller sine "Tri-gate" -transistorer (som andre kaller FinFET-er.)
Det praktiske resultatet av disse brikkene er at de vil aktivere vifteløse nettbrett og bærbare datamaskiner som er mindre enn 9 mm tykke, noe som bringer Core-designet til vifteløse systemer. I følge Rani Borkar, Intels visepresident for plattformteknikk, har Intel doblet CPU-kjerneprestasjonen mellom 2010 og 2014, økt grafikkytelse med syv ganger, og redusert strømbehov med fire ganger, noe som muliggjør systemer med halve batteriets størrelse, men doble batteriet liv.
Presentert mange av de tekniske detaljene, viste Intel Senior Fellow Mark Bohr hvordan transistorene har skalert i nesten alle dimensjoner, som vist i lysbildet over. Noen av målingene var på et Moore's Law-klipp, noen var bedre, noen var litt verre, men kombinasjonen ser veldig sterk ut. (Merk at betegnelsen på prosessnoden opprinnelig var på størrelse med den minste funksjonen, og hvis porthøyden skulle avta med en skala på 0, 7, ville du fått transistorene til å krympe i to.) Interessant nok er høyden på transistorfinner større i den nye prosessen (nå 42 nm, sammenlignet med 34 nm), noe som resulterer i høyere og tynnere finner, noe som skulle resultere i bedre ytelse og lavere lekkasje.
Totalt sett sa Bohr at størrelsen på en SRAM-minnecelle på en CPU (en av standardcellene som brukes i chipdesign) ville avta fra 0, 108 um 2 til 0, 0588 um 2, en reduksjon i størrelse på 54 prosent. Og for logikkområdet til brikken, sa han, fortsatte skaleringen med å forbedre 0, 53x per generasjon. (Det er veldig imponerende, gitt problemene med brønnskalering, spesielt siden prosessen fremdeles bruker fordypelseslitografi, ettersom Extreme Ultraviolet eller EUV-litografi fremdeles er år unna.) Som et resultat sa han at Intel har "ekte 14nm", som det leverer både tettere og raskere enn hva andre støperier kaller 14nm eller 16nm.
Bohr sa at hver generasjon fortsetter å gi forbedringer i ytelse, aktiv kraft og ytelse per watt. Faktisk sa Bohr at selv om Intel har økt ytelse per watt med en hastighet på 1, 6 ganger for hver nye generasjon, vil Broadwell-Y levere mer enn det dobbelte av ytelsen per watt sammenlignet med den nåværende generasjonen på grunn av andre generasjons tri-gate transistorer, mer aggressiv fysisk skalering, tett samarbeid mellom prosess- og ingeniørteamene og forbedringer av mikroarkitekturen.
Et av de store spørsmålene som mange analytikere har hatt om Moore's Law, er en tro på at mens nye prosessknuter vil kunne plassere flere transistorer på samme rom, vil ikke kostnadene for å lage transistorene fortsette å synke delvis fordi mange prosesstrinn ved 20 nm og under vil kreve "dobbeltmønstring" ved bruk av nedsenkingslitografi. Men Bohr viste lysbilder som viser at kostnaden per transistor fortsetter å synke, og sier at noen nye teknikker har hjulpet den med å redusere kostnadene med mer enn vanlig på denne noden. "For Intel fortsetter kostnadene per transistor å synke, hvis noe til en noe raskere hastighet ved bruk av denne 14nm prosessteknologien, " sa han.
Mens avkastningen på 14nm opprinnelig var under avkastningen på 22 nm (og dermed bidro til forsinkelsen), sa Bohr at avkastningen nå er "i det sunne spekteret" og forbedrer seg, med 14nm produkter som blir produsert i Oregon og Arizona i år, og i Irland neste år.
For Broadwell Y sa Intel at en kombinasjon av prosessteknologi og design har tillatt dobbelt så mye strømbesparelse som tradisjonell skalering ville gitt. Noen av endringene inkluderer å optimalisere brikken for lavspent ytelse. Totalt sett bør pakken (som inkluderer matrisen og det omkringliggende brettet) ta omtrent 25 prosent lavere tavleareal enn Haswell U / Y (lav effekt) deler, med reduksjoner i alle dimensjoner.
Stephan Jourdan, en Intel Fellow i Platform Engineering Group, sa at selve CPU-kjernen vil gi omtrent 5 prosent forbedring av instruksjoner med enkeltråd per syklus, mens brikken tilbyr mer betydelige forbedringer av grafikk og medieprosessering (for eksempel 20 prosent mer beregning og opptil to ganger videokvaliteten). I tillegg inkluderer den nå støtte for 4K-oppløsninger, samt de nyeste DirectX- og Open CL-programvaredriverne, og løser et problem som Intels integrerte grafikk har hatt til nå.
Core M-systemer som bruker 14nm Broadwell Y-brikken, bør være på markedet i tide for høytiden, med andre medlemmer av Broadwell-familien nå planlagt i løpet av første halvår av 2015. Flere detaljer kommer sannsynligvis til neste måneds Intel Developer Forum.
Den andre store chip-nyheten ble noe begravet i historiene om Galaxy Alpha. Samsung sa at mange modeller av telefonen vil bruke det nye Exynos 5 Octa (Exynos 5430) System on Chip (SoC) produsert på en 20nm High-k / metal-gate-prosess. Selv om denne brikken ikke har radikalt nye CPU-funksjoner fra den tidligere 28nm-versjonen av Exynos 5 Octa, med fire 32-biters ARM Cortex-A15-brikker som kjører på opptil 1, 8 GHz og fire Cortex-A7-brikker som kjører på opptil 1, 3 GHz i en stor.LITTLE konfigurasjon er det kjent for å være den første ARM-brikkens frakt ved bruk av en 20nm prosess, som Samsung hevder vil muliggjøre 25 prosent lavere strømforbruk. I tillegg støtter den nå skjermer opp til 2560 by 1.600 piksler og har naturlig H.265-dekoding. (Merk. Amerikanske versjoner av telefonen vil sannsynligvis bruke Qualcomm Snapdragon 801 i stedet, med amerikanske transportører som for det meste støtter Qualcomms LTE-teknologi.)
Det som igjen gjør dette unike er 20nm applikasjonsprosessor, som ser ut til å være den første som sendes (utenfor Intels 22nm prosess). Slike sjetonger ble forventet tidligere, men mens Qualcomm har et 20nm-modem ute, er ikke 20nm Snapdragon 810-applikasjonsprosessor forventet før første halvår 2015. På den annen side er det rykter om at Apple vil kunngjøre og sende en 20nm A8-prosessor for sin kommende iPhone 6.
