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英特尔揭露全新10奈米SuperFin技术!有望提升芯片效能20%

时间:2020-08-14 作者:综合报道 阅读:
周四(13 日),处理器龙头英特尔(intel)在“2020年架构日”正式发布与展示新型晶体管技术,这项定名为“SuperFin”的技术以 10 奈米制程为基础,预计能降低通孔电阻 30%,以提高互连效能。而接下来预计推出代号“Tiger Lake”的次世代处理器将会采用该技术,目前已出货,预计 2020 年底前将能看到搭载“Tiger Lake”次世代处理器的终端设备。
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英特尔周四 (13 日) 首度揭露全新10 奈米晶体管技术,首席架构师表示,这项技术有望将下一代芯片处理器效能提升多达 20%。

英特尔是全球少数自行设计与生产芯片的半导体大厂,然而英特尔上个月宣布 7 奈米制程芯片难产、需延迟至少6个月出货,在科技产业圈闹得满城风雨,也让英特尔股价大跌,还使竞争对手得利。

自延后出货的消息发布后,英特尔股价已下跌近 20%。市场揣测,英特尔此次落后,有利于对手台积电研发出更小、效能更高的芯片。

为了挽回颓势,英特尔特别在定名为“架构日”当天宣布并展示六大创新发展,包括10奈米 SuperFin 技术、Willow Cove 微架构、针对移动客户端的 Tiger Lake 系统单芯片架构的详细信息、以及首次揭示了其完全可扩展的 Xe绘图架构等。

英特尔指出,这些架构可满足从消费端至高效能运算,再到游戏用途的各个市场。英特尔将其解藕芯片设计方式、结合先进的封装技术,XPU 产品和以软件为中心的策略,致力为客户提供领先效能的全方位解决方案。

10 奈米 SuperFin 晶体管技术

英特尔10nm SuperFin 技术就是将增强型FinFET晶体管与 Super MIM 电容器相结合一起。英特尔正重新定义FinFET技术,以实现最先进单节点内技术升级,提供等同转换至全新制程节点技术的效能改进。

图、英特尔10奈米SuperFin技术
 

SuperFin技术于源极/汲极提供增强的磊晶,改进栅极制程和额外的栅极间距,透过以下方式实现更高的效能:

  • 提升源极和汲极结构的磊晶生长,从而提升应力并减小电阻,以允许更多电流通过通道
  • 改进栅极制程以驱动更高的信道迁移率,使得电荷载子更快速地移动。
  • 额外的栅极间距选项,可为需要极致效能的特定芯片功能提供更高的驱动电流。
  • 新型薄阻障层将通孔电阻降低了30%,增强了互连效能。

与业界标准相比,英特尔的 Super MIM 电容提供5倍的容值,从而降低电压骤降情况,并显著提高20%产品效能。该技术由一种新型 Hi-K 介电材料所实现,该材料堆栈在厚度仅为数 Å(埃,10 分之 1 奈米)的超薄层中,形成重复的“超晶格”结构。英特尔称这是一项业界首创的技术,领先其他制造商。

英特尔首席架构师 Raja Koduri 接受采访时表示,这 20% 性能的升级,代表英特尔历史上最大的单一节点内升级,等同于一个在摩尔定律下完整转换至全新制程节点技术的效能改进。

尽管多出新晶体管技术即使采用新晶体管技术,Koduri 表示,英特尔已经重新规划内部芯片设计流程,无论是让自家生产或代工制造,都能确保芯片质量。

他说:“只要能让产品按时交付,我们都将透过公司领导才能加以运用。”

英特尔宣称,混合接合可取代当今大多数封装技术中使用的传统“热压”接合的替代技术。在 10µm 以下凸点间距(含 10µm),进而提供更高的互连密度、带宽和更低的功耗。混合接合测试芯片已于 2020年第二季投片。

此外,英特尔最新笔电处理器Tiger Lake计划9月上市,将是首款以10奈米SuperFin技术为基础所开发的产品,已开始投产及出货,搭载Tiger Lake的相关最新笔电将抢攻年底市场机会。

Willow Cove 和 Tiger Lake CPU 架构

Willow Cove 是英特尔的次世代CPU微架构。采用最新的制程10nm SuperFin 技术,并植基于 Sunny Cove 微架构上。并为更大的 non-inclusive 1.25MB L2 快取,导入重新设计的快取架构,并透过英特尔Control-flow Enforcement Technology(控制流强制技术)增强了安全性。
 
Tiger Lake 将在关键向量运算方面提供智能效能和突破性的进步。透过 CPU、AI 加速器优化,以及首款整合 Xe-LP 绘图为架构的系统单芯片架构,并在系统单芯片进行完整的最佳 IP 组合,例如新的整合式 Thunderbolt 4。

混合式架构 Alder Lake

Alder Lake是英特尔的下一代采用混合架构的客户端产品。Alder Lake将结合英特尔即将推出的两种架构——Golden Cove和Gracemont,并将进行优化,以提供出色的效能功耗比。

Xe 绘图架构

Xe 是英特尔接下来的 GPU 重点产品,从用途和数量级来区分,共有 Xe-HPC、Xe-HP、Xe-HPG 和 Xe-LP 等 4 款。


 
首度亮相的 Xe 微架构新版本则是  Xe-HPG,这是一种为游戏优化的微架构,结合了Xe-LP的良好的效能功耗比的构建模块,利用Xe-HP的可扩展性对Xe-HPC进行更强的配置和计算频率的优化。同时,Xe-HPG添加了基于GDDR6的新内存子系统以提高性价比,且将具有加速的光线跟踪支持。 Xe-HPG预计将于2021年开始发货。
 
Xe-LP 是英特尔用于 PC 和行动运算平台的最高效架构,具备多达 96 个 EU,并拥有新的架构设计,包括异步运算,视图实体化,取样器回馈,更新支持 AV1 的媒体引擎和更新的显示引擎。
 
首款以 Xe 架构为基础,代号为 DG1 的独立 GPU 已开始投产,预计在 2020 年开始出货。
 
英特尔Server GPU (SG1) 是英特尔针对数据中心,第一款以 Xe 架构为基础的独立 GPU。SG1 将 4 个 DG1 效能以 small form factor 的规格带进数据中心,其目标是实现低延迟、高密度 Android 云端游戏和影片串流。SG1 将在近期内开始量产,并于今(2020)年稍晚出货。
 
Xe-HP 是业界首款多重砌砖式(multi-tiled)、高度可扩展的高效能架构,可提供数据中心机架层级的媒体效能、GPU 可扩展性和 AI 优化。首款Xe-HP芯片已于实验室完成启动测试。

在架构日活动中,英特尔展示了Xe-HP在单个区块上以60 FPS的速率对10个完整的高质量4K视频流进行转码。另一个演示还展示了Xe-HP在多个区块上的计算可扩展性。英特尔现在正在与关键客户一起测试Xe-HP,并计划通过Intel® DevCloud使开发者可以使用Xe HP。Xe HP预计于 2021 年上市。

责编:Yvonne Geng

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