Intel 2025年制程路线图:4nm、3nm、20A和18A?!

智能计算芯世界 2021-07-30 00:00


在英特尔Accelerated 活动中,英特尔表示正在考虑到 2025 年的目标。首席执行官 Pat Gelsinger 在今年早些时候表示,英特尔将在 2025 年重返产品领导地位,但一直没有解释如何实现。直到今天,英特尔披露了其到 2025 年的未来五代工艺节点技术的路线图。英特尔相信它可以采取积极的战略来匹配并超越其代工竞争对手,同时开发新的封装服务为外部客户开展代工业务。最重要的是,英特尔重命名了其工艺节点。
 
以下是英特尔今天的披露的路线图。
 
 
技术用于生产和进入零售之间是有区别的;英特尔将某些技术称为“准备就绪”,而其他技术则称为“加速”,因此这个时间表只是提到的那些日期。正如您想象的那样,每个工艺节点都可能存在数年,此图只是展示了英特尔在给定时间的领先技术。
 
英特尔定义了一个强大的未来:台积电是否面临风险?

今年早些时候,首席执行官 Pat Gelsinger 宣布了英特尔的新 IDM 2.0 战略,包括三个要素:

1.建立 (7nm)
2.扩张(台积电)
3. 产业化(英特尔代工服务)
 
这里的目标是继续致力于英特尔的工艺节点技术开发,超越目前生产中的当前 10nm 设计,但同时使用合作伙伴(或竞争对手)的其他代工服务来重新获得/保持英特尔在其处理器中的地位的公司收入。第三个要素是 IFS,即英特尔的代工服务,英特尔正在大力承诺向外部半导体业务开放其制造设施。
 
支撑建立和产业化目标的是英特尔如何执行自己的工艺节点开发。虽然在英特尔最近的 2021 年第三季度财报电话会议中,首席执行官 Gelsinger 证实,英特尔现在每天生产的 10nm 晶圆比 14nm晶圆多,这标志着两种设计之间的信心发生转变,但英特尔难以从 14nm 工艺过渡到其 10nm 工艺已不是什么秘密。今年 6 月 29 日,英特尔还表示,其下一代 10nm 产品需要额外的验证时间,以简化 2022 年在企业系统上的部署。值得注意的是台积电凭借与英特尔相当的设计(7nm)和超越英特尔性能的尖端设计(5nm),在出货能力上超过了英特尔。
 
 
与之前在 3 月份发布的公告一样,英特尔重申打算在2025 年重返半导体领域的领先地位的决心。这将使该公司在构建自己的产品时能够更好地在第一个目标上的竞争,同时在第三点上也提供更广泛的性能组合及其未来 IFS 客户的技术 。为此,英特尔正在重新调整其未来工艺节点技术的路线图,以更加积极地进行改进,同时其技术更加模块化,以实现更快的过渡。
 


领导这一计划的是AnnB Kelleher博士,她去年被任命为英特尔技术开发部门的高级副总裁和总经理。该部门是英特尔未来过程节点技术和增强所有研究和开发的地方。该部门曾是英特尔系统架构组的一部分,但在2020年7月,该部门被拆分,重新专注于技术开发。Kelleher博士的背景包括在学术界的过程研究,随后在英特尔担任了26年的过程工程师,在爱尔兰管理Fab 24,在亚利桑那州管理Fab 12,在里约热内卢Rancho管理Fab 11X,最后在俄勒冈州总部担任制造和运营总经理。
 
她在工厂规模生产和工艺节点研究方面的经验对英特尔未来的计划至关重要。在与Kelleher的讨论中,她表示,在供应商方法、生态系统学习、组织变革、模块化设计策略、应急计划等方面,她已经实施了根本性的变革,并将技术开发团队重新调整为一个更精简的机构,随时准备执行。其中包括Sanjay Natarajan作为高级副总裁和逻辑开发总经理(英特尔最近重新聘用的),BabakSabi作为装配/测试开发的首席副总裁和总经理。
 
今天,英特尔用每瓦特的性能指标来定义“2025年的技术领先地位”。我们问英特尔这对性能峰值意味着什么,这通常是我们在最终产品设计中关心的一个指标,答案是“性能峰值仍然是英特尔战略发展的关键部分”。


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英特尔重命名节点:“我的节点更小”


intel轻易抛出线路图有一个问题,那就是消息可能是双重的。英特尔不仅公布了未来几年的技术状况,而且技术名称也在不断变化,以更好地符合通用行业规范。
 
“英特尔10nm”等同于“台积电7nm”,这已经不是什么秘密了,尽管这个数字实际上与物理实现没有任何关系,但在英特尔已经使用了有一段时间了。许多行业,不管出于什么原因,并没有意识到这些数字实际上并不是物理测量(虽然它们曾经是)。当我们从2D平面晶体管转向3DFinFET晶体管时,这些数字就变成了一种营销工具。尽管如此,每次有一篇关于技术的文章,人们都会感到困惑。我们已经讨论了五年,但困惑仍然存在。
 
为此,英特尔正在重新命名其未来的流程节点。
 
 
2020, 英特尔10nm superin (10SF): Tiger Lake和Intel的Xe-LP离散图形解决方案(SG1, DG1)使用的当前一代技术。名字保持不变。

2021 H2,英特尔 7:以前称为10nm Enhanced Super Fin或10ESF。Alder Lake和Sapphire Rapids现在将被称为英特尔7nm产品,由于晶体管优化,在10SF以上展示了10-15%的性能每瓦增益。Alder Lake目前正在批量生产。英特尔的Xe-HP将被称为“英特尔7”产品。

2022 H2,英特尔 4:以前称为英特尔7nm。英特尔今年早些时候表示,其Meteor Lake处理器将使用基于该进程节点技术的计算瓦,该硅现在已回到实验室进行测试。英特尔预计,与上一代相比,每瓦的性能提高20%,而且该技术使用了更多的EUV,主要是在BEOL中。英特尔的下一个XeonScalable产品GraniteRapids也将使用基于英特尔4的计算模块。
 
2023 H2, 英特尔 3:以前称为Intel 7+。增加使用EUV和新的高密度库。这就是英特尔战略变得更加模块化的地方。英特尔 3将共享英特尔 4的一些特性,但足够新,足以描述一个新的完整节点,特别是新的高性能库。尽管如此,预计很快会有后续行动。在EUV的使用上又迈出了一步,英特尔预计在2023年下半年生产,每瓦性能比英特尔4提高18%。
 
2024, 英特尔 20A:以前称为Intel 5nm。移动到双位数命名,A代表Ångström(埃,光波长度和分子直径的常用计量单位,10A等于1nm)。虽然细节不多,但这就是英特尔将从FinFETs转向其称为RibbonFETs的GAA晶体管的节点。英特尔还将推出一种新的PowerVia技术,如下所述。
 
2025年,英特尔18A:没有在上面的图表中列出,但英特尔希望在2025年拥有18A制程。18A将使用ASML最新的EUV机器,被称为高数值孔径(High-NA)机器,能够更精确的光刻。英特尔表示,他们是ASML在High-NA方面的主要合作伙伴,并将接收第一台High-NA机器的生产模型。ASML最近宣布High-NA将被推迟,但英特尔表示这不会影响他们的计划,尽管英特尔希望High-NA和18A的时间线能够相交的地方,并从该节点拥有无可置疑的领导地位。
 
英特尔已经确认,英特尔3和英特尔20A将提供给代工客户(但没有说明是否英特尔4或英特尔7)。
 
 
这里的一个问题是流程节点准备就绪、为产品发布启动生产和实际可用之间的区别。例如,Alder Lake(目前在英特尔7nm芯片上)将于今年推出,但SapphireRapids将更倾向于在2022年推出。类似地,有报道称英特尔7的Raptor Lake将在2022年出现,2023年英特尔4的Meteor Lake将取代Alder Lake。虽然英特尔很乐意讨论流程节点开发的时间框架,但产品的时间框架却不那么开放(因为如果错过规定的时间,客户无疑会感到沮丧)。

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为什么节点被重命名


因此,如前所述,重命名节点的一个因素是与其他代工厂产品匹配。台积电和三星都是英特尔的竞争对手,它们使用更小的数据来比较类似密度的工艺。随着英特尔重新命名,它与行业更加一致。话虽如此,英特尔的4nm制程可能会与台积电的5nm制程相媲美,从而扭转局面。到3nm我们预计会有一个很好的对等点,但这将取决于英特尔与台积电的发布时间。
 
与其在各处抛出工艺节点名称,不如参考峰值晶体管密度。这是我们在最近的 IBM 2nm 新闻文章中发布的表格,但对英特尔的命名进行了更新。
 
英特尔新的4nm 及以下芯片的确切节点尚未公布。
 
一段时间以来,人们一直预期待英特尔将重新调整其进程节点的命名。私下里,我个人已经为它游说了一段时间,我知道其他一些记者和分析师也一直在建议英特尔。我们收到一些反应很冷漠,一位高管告诉我,“关心这一点的客户实际上知道其中的区别”,这是事实,但这里我们谈论更多的是关于在更广泛的生态系统中的没有跟上速度的爱好者和金融分析师的观念。这或多或少是一种品牌化的尝试,我也告诉英特尔,他们将不得不期待一个混合的反应——例如,一些声音可能会将此举解读为英特尔试图在市场上拉一架。但他们不得不接受这一点,因为这些都是新名字。
 
与此同时,尽管英特尔在10nm技术上苦苦挣扎,但它仍然是一个生产和批量生产的过程节点,用于消费和企业设备,而且很快就会进入台式机。尽管它面临着来自其他玩家的激烈竞争,但它仍然是市场上的一种产品,对于那些想要使用这些名称来比较进程节点密度的人来说,它应该有一个名称以避免混淆。
 
需要注意的一点是,新的Intel 7节点(以前是10ESF节点)不一定是我们通常理解的“完整”节点更新。这个节点是作为10SF的更新而衍生出来的,正如上面的图表所述,将有晶体管优化。从10nm到10SF,这意味着SuperMIM和新的薄膜设计提供额外的1GHz+,然而10SF到新的英特尔7的具体细节目前还不清楚。然而,英特尔表示,从英特尔7到英特尔4的转移将是一个常规的全节点跳转,英特尔3将使用英特尔4的模块化部件,带有新的高性能库和硅改进,以实现另一个性能跳转。
 


英特尔告诉我们这些流程节点是否会被明确地产品化将取决于特性。单个优化可能会为每瓦特增加5-10%的性能,我们被告知,即使是10SF(它保留了它的名字)也有一些额外的优化点,但不一定公开。因此,这些更新是否以7+、7SF或4HP的形式上市尚不清楚,但与任何制造过程一样,随着更新的发生以帮助提高性能/功率/产量,假设设计遵循相同的规则,它们就会被应用。


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“英特尔不就想蒙骗我们吗”


不。
 
这里的问题是代工厂之间没有一致的节点命名。英特尔一直在为节点制造技术的重大进步节省数字变化,一般使用+/++来表示改进。如果我们将其与台积电和三星进行比较,他们都乐于为半节点跳跃提供全新的数字。
 
例如,三星的7LPP 是一个主要节点,而 6LPP、5LPE 和 4LPE 都是在同一个设计上的迭代努力(可以说也是8LPP 的迭代),而3GAE 是下一个主要跳跃。相比之下,英特尔计划从10nm到7nm再到5nm作为主要工艺节点的跳跃——因此当三星计划了一个跳跃和4 个子变体(或更多),英特尔只有两个主要跳跃。同样,台积电的10nm是对16nm的半节点跳跃,而16nm到7nm是完整节点——Intel 将14到10到7作为完整节点。
 
英特尔在很长一段时间内坚持自己的立场,而延迟到10nm实际上会以成倍的方式伤害它。例如,如果英特尔将14+标记为13nm,将14++标记为12nm,也许它不会那么糟糕。英特尔应该会因为10nm的延期而受到一些伤害,但是当其他代工厂展示更小的步骤以实现全数跳跃时,它变成了营销和媒体的噩梦。14++++成了业界的笑话,再加上他们每次谈到未来的工艺节点时不得不引用三星工艺的等效台积电,这有点过分了。随着新人进入该行业,每次都必须对其进行解释。
 
一段时间以来,我一直游说英特尔调整其命名,我知道其他同行也这样做了。从现在开始,当我们提到 Intel 7 时,我们可以得出与 TSMC 7nm 相当的东西(即使 TSMC 批量出货 5nm),而无需用一个简单的名称来详细解释差异。这不是英特尔在骗你,也不是试图隐藏糟糕的情况。这是英特尔在如何命名这些流程方面赶上了行业其他公司。除此之外,英特尔只是重命名尚未进入市场的未来节点,这是一件好事。

来源:半导体产业纵横
原文链接:
https://www.anandtech.com/show/16823/intel-accelerated-offensive-process-roadmap-updates-to-10nm-7nm-4nm-3nm-20a-18a-packaging-foundry-emib-foveros



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