Сердце ПК: Кремниевый двигатель "Intel техпроцессы 20A, 18A и 14A" особенности⁠⁠

В феврале 2024 года компания Intel представила свою обновленную дорожную карту. Этим она немного приоткрыла завесу тайны, огласив некоторые интересные особенности процессоров следующих поколений и технологий их производства.

Многие наверняка помнят, что основной для продуктов Intel долгое время являлась технология производства 14 нм. С 2015 по 2021 год именно по этому техпроцессу выпускались все десктопные процессоры Intel Core. И лишь в конце 2021 года вместе с Core 12-го поколения компания вывела на рынок новый техпроцесс Intel 7, который на самом деле является разновидностью 10 нм норм.

С этого момента в истории производства Intel началась новая глава. Десктопные модели Core 13-го и 14-го поколений продолжили использовать техпроцесс Intel 7, но в мобильных процессорах Core Ultra, представленных в конце 2023 года, компания начала использовать следующий процесс под названием Intel 4 (7 нм). В обновленном роадмапе за ним следуют будущие техпроцессы — Intel 3, Intel 20A, Intel 18A, Intel 14A и Intel 10A. Расскажем о каждом поподробнее.

Intel 3

Дальнейшее развитие идей Intel 4 найдет воплощение в техпроцессе Intel 3. Как и в прямом предшественнике, в нем используется литография в сверхжестком ультрафиолете (EUV), без которой не обойтись в таких тонких процессах.

Intel 3 уже прошел полное тестирование и готов к применению. Относительно Intel 4 показатель производительности на ватт вырастет на 18 %, что довольно неплохо при схожем процессе производства. К тому же, по сравнению с предшественником, он позволит достичь более высокой плотности транзисторов и рассчитан на более высокопроизводительные чипы.

Однако десктопные и мобильные процессоры Intel этот техпроцесс обойдет стороной. Уделом Intel 3 станут новые серверные процессоры под названием Xeon 6. Их будет две разновидности — на основе производительных (Granite Rapids) и энергоэффективных (Sierra Forest) ядер.

Выпуск Granite Rapids состоится уже во втором квартале 2024 года, а Sierra Forest — в его второй половине. Благодаря новому техпроцессу в этих чипах уместится до 288 энергоэффективных ядер.

Intel 20A

Техпроцесс Intel 20A для рядового пользователя более интересен. Ведь именно на нем будут построены процессоры 15-го поколения Core под кодовым названием Arrow Lake. Как и мобильные Meteor Lake, эти процессоры получат «Core Ultra» в названии и плиточную компоновку Foveros — впервые для десктопа.

Intel 20A, по словам компании, открывает «эру Ангстрема». Это и отражено в названии техпроцесса: 20A — 20 ангстрем, то есть 2 нм. Конечно, маркетинговые нанометры давно перестали отражать реальные размеры транзисторов, но именно этот техпроцесс должен обеспечить наиболее большой технологический скачок. В том числе, благодаря двум заметным технологическим улучшениям.

Первое их них — новые транзисторы RibbonFET Gate-All-Around (GAA). Они оснащены затвором с четырьмя каналами, который полностью их окружает. Это первое улучшение с 2012 года, когда были внедрены так называемые 3D-транзисторы FinFET, окруженные затвором с трех сторон.

В отличие от них, транзисторы GAA занимают меньше места, благодаря чему заметно возрастает их плотность. К тому же и переключаются они при сравнимом токе быстрее.

Второе новшество — вывод сигнальных линий и линий питания с разных сторон подложки чипа. В более ранних техпроцессах оба вида линий находятся с ее фронтальной стороны. Новое решение под названием PowerVia заключается в переносе линий питания на обратную сторону подложки. Так как линии питания больше не мешают сигнальным, для последних можно упростить разводку и уменьшить длину соединений. А за счет отсутствия прямых наводок от питания и помех для сигналов становится меньше.

Проводники питания можно сделать большего сечения для использования повышенных токов, а плотность размещения транзисторов — увеличить. Благодаря такому сочетанию новые процессоры наверняка смогут достигать более высоких частот. Производительность на ватт по сравнению с техпроцессом Intel 3 возрастет до 15 %.

Intel 18A

Следующее поколение техпроцесса представляет собой усовершенствованную версию Intel 20A. В него перекочуют все новшества предшественника. Intel 18A — техпроцесс, соответствующие условным 18 ангстрем, или 1.8 нм. По сравнению с Intel 20A, он позволит увеличить показатель производительности на ватт на величину до 10 %.

Как признался глава Intel, именно на этот техпроцесс он сделал наибольшую ставку. Intel 18A должен вернуть компании лидерство в передовых технологиях производства, а также стать наиболее массово использующимся техпроцессом. На Intel 20A компания намерена обкатать технологии RibbonFET и PowerVia, поэтому он будет использоваться только в процессорах Core. А на базе 18A будут выпускаться и серверные Xeon нового поколения, и чипы, разработанные сторонними компаниями-заказчиками — к примеру, мобильные решения на архитектуре ARM.

Среди продукции компании первой на вооружение этот техпроцесс возьмут новые процессоры Xeon под кодовым названием Clearwater Forest. Это второе поколение разновидности Xeon на базе энергоэффективных ядер. В нем впервые будет применена технология Foveros Direct, которая позволит связывать кристаллы-плитки с помощью соединений гораздо меньшего размера, чем ранее.

Следом за Xeon технология производства найдет приют в процессорах Core под кодовым названием Lunar Lake. Это произойдет в конце 2024 или начале 2025 года. Как и Meteor Lake, эта линейка процессоров предназначена исключительно для ноутбуков. В десктопы новый техпроцесс попадет только в середине 2025 года с приходом процессоров Core под кодовым названием Panther Lake.

Intel 14A

В 2027 году в массовое производство будет запущен Intel 14A. Ключевое отличие от предшественников в том, что он станет первым техпроцессом, при производстве которого будет использоваться литография в сверхжестком ультрафиолете с высокой числовой апертурой (High-NA EUV). Это потребует нового оборудования для производства, поэтому на первых порах ждать бюджетных продуктов на базе 14A не стоит.

Как и в предшественниках, в Intel 14A будут использоваться транзисторы RibbonFET, а технология PowerVia второго поколения сможет обеспечить лучшие параметры питания. Intel планирует две разновидности этого техпроцесса: стандартную 14A и улучшенную 14A-E, которая увидит свет позже. Таким образом компания хочет продлить жизненный цикл технологии без перехода на новый процесс производства. Доработанные версии получат также Intel 18A и Intel 3.

Компания пока не называет предполагаемое преимущество в производительности на ватт или плотности транзисторов, так как не хочет заранее информировать конкурентов. Поэтому более подробные технические детали 14A станут известны ближе к дате запуска его тестового производства, которое начнется в 2026 году.

Intel 10A

Последний техпроцесс Intel, который упоминался ее представителями — Intel 10A. Информации о нем пока немного. Известно, что тестовое производство стартует в конце 2027 года, а готовые продукты появятся не раньше 2028-го.

Аналогично Intel 14A, этот техпроцесс будет использовать литографию High-NA EUV. К тому моменту она станет более зрелой и дешевой в производстве, поэтому стоит ожидать использование 10A и в массовой недорогой продукции.