Algunos de los errores de fabricación que Intel ha cometido en los últimos años han dado una gran ventaja a competidores como AMD. Ahora, AMD se encuentra en medio de un ambicioso plan de cinco años para recuperar su magia en la fabricación de chips.
Esta semana, en el Simposio de Circuitos y Tecnología IEEE VLSI 2022, que comenzó el lunes, Intel explicó en detalle cómo fabricar chips más rápidos, más baratos y más confiables desde una perspectiva de fabricación en el futuro cercano.
Los detalles giran en torno a "Intel 4", un nodo de fabricación anteriormente conocido como el proceso de 7 nanómetros del fabricante de chips. Intel planea utilizar el nodo para productos que ingresen al mercado el próximo año, incluidas sus CPU Meteor Lake para PC y módulos de cómputo para sus chips de servidor Granite Rapids.
"Intel 4" es el proceso de transición de Intel. Es el primer nodo de proceso de Intel que utiliza litografía EUV (ultravioleta extremo o rayos X suaves) en lugar de litografía de inmersión ultravioleta profunda. El progreso realizado en el proceso de "Intel 4" mantiene la Ley de Moore al duplicar la densidad de transistores alcanzable en relación con el nodo de proceso de "Intel 7", anteriormente conocido como 10nm Enhanced Super Fin (10ESF).
Intel prometió anteriormente que el rendimiento por vatio de "Intel 4" es un 20% mayor que el de "Intel 7". "Intel 4" se conocía anteriormente como el nodo SuperFin mejorado de 10 nm de la compañía, que alimenta las CPU de los clientes Alder Lake y los chips de servidor Sapphire Rapids recientemente retrasados.
En la sesión informativa, Ben Sell, ejecutivo responsable del desarrollo de Intel 4, dijo que el nodo está progresando bien y su equipo ha podido aumentar el rendimiento de Intel 4 con la misma potencia Aproximadamente 265.438+0,5 %. Por el contrario, "Intel 4" puede proporcionar el mismo nivel de frecuencia que "Intel 7" y reducir el consumo de energía en un 40%.
Esto significa que los chips futuros como Meteor Lake no solo tendrán un mejor rendimiento, que es lo que esperábamos lograr con los nuevos chips, sino que también serán más eficientes. Mejorar la eficiencia puede tener un impacto significativo en la reducción del consumo de energía de una PC o servidor o en la extensión de la vida útil de la batería de una computadora portátil.
Uno de los avances que ha hecho el equipo de Sell para aumentar la frecuencia de "Intel 4" es aumentar la capacitancia de los condensadores metálicos con aislamiento metálico en un factor de 2, algo que Intel no había logrado desde el lanzamiento de el proceso de 14 nm para las CPU Broadwell en 2014. Siempre se ha utilizado como componente básico de los chips.
Según Sell, la capacitancia agregada da como resultado oscilaciones de voltaje más pequeñas y grandes, lo que a su vez aumenta el voltaje disponible para la CPU y le permite funcionar a frecuencias más altas.
"Lo que estamos viendo en los productos, en términos generales, significa que se pueden ejecutar productos a frecuencias más altas", afirmó.
Aunque mejorar el rendimiento es muy importante para los nuevos nodos de fabricación, también lo es reducir costes y hacer más fiable el proceso de fabricación de chips. En estas áreas, Sale dijo que su equipo ha logrado buenos avances.
Según Sell, EUV permite a Intel simplificar el proceso de litografía en comparación con el proceso de inmersión anterior de Intel para el nodo. En la práctica, esto significa que Intel puede reducir el número de capas necesarias para grabar el diseño de un chip en una oblea de silicio de cinco a una.
“Ahora todo se puede imprimir en una sola capa, lo que proporciona exactamente la misma estructura”, afirmó.
Searle nos dijo que el uso de EUV también puede mejorar los rendimientos de fabricación, lo que significa que cuando se pongan en producción nuevos chips, se reducirá la cantidad de obleas defectuosas.
Otra ventaja de EUV es que reducirá los costes de fabricación de chips para los productos Intel que utilizan "Intel 4", aunque el coste de utilizar EUV es elevado. Sell cree que esto se debe a que EUV reduce la cantidad de pasos y herramientas necesarias para fabricar chips.
“Hay muchas otras herramientas además de las herramientas de litografía en nuestra fábrica, muchas de las cuales son innecesarias una vez que se combinan todas en un solo paso”, dijo.
Cree que este proceso simplificado puede permitir a Intel aumentar la capacidad de producción.
"Eso significa que necesita menos espacio de limpieza. Por lo tanto, en general, o necesita construir menos plantas o puede obtener más rendimiento de cada fábrica", dijo Searle.
Estas y otras mejoras de procesos representan el enfoque más modular de Intel para desarrollar nuevos nodos. Este es un cambio dramático con respecto a los enfoques más agresivos utilizados por los proveedores de chips para desarrollar nodos, que han visto a Intel sufrir importantes errores y retrasos en sus nodos de 10 nm y 7 nm en los últimos años.
“Lo principal que estamos haciendo ahora es adoptar un enfoque más modular para el desarrollo, lo que significa que no es necesario dar un paso gigante, sino que hay pasos más pequeños a lo largo del camino. varios módulos, puedes desarrollarlos de forma independiente, lo que hace que sea más fácil desarrollar cada módulo de manera oportuna sin tener que resolver todos los demás problemas para comprender la complejidad de este módulo", dijo Sell.
Además, Intel ha introducido nuevos métodos y mejoras en circuitos básicos que se convertirán en una parte importante de futuras soluciones. Una de las innovaciones del circuito utiliza la tecnología Computational Near Memory (CNM) para mejorar el rendimiento de los procesadores RISC-V de ocho núcleos, que se mostrará en una demostración destacada en el simposio. Estas y futuras innovaciones desarrolladas por Intel no sólo respaldarán la cartera de productos de Intel, sino que también están diseñadas para beneficiar a los clientes del nuevo negocio OEM de Intel, Intel OEM Services (IFS).
Intel también demostrará MOCVD de materiales 2D directamente en la plataforma de silicio de 300 mm, incluido el primer WSe2 tipo P para uso en aplicaciones BEOL y FEOL. MoS2 nFET muestra una variabilidad creciente con el escalado geométrico.