Intel 18A-P alcanza una ganancia de frecuencia del 30 % a 0,5 V en silicio de producción, impulsando las CPU Diamond Rapids y Nova Lake.

El 18A-P de Intel llegará a las CPU Diamond Rapids y Nova Lake, ofreciendo entrega de energía trasera y aumento de potencia utilizando transistores GAA para frecuencias aumentadas.

Las CPU Intel Diamond Rapids Y Nova Lake Están En Camino Para Ofrecer Las Ganancias Más Tempranas De 18A-P, Ofreciendo Ganancias De Frecuencia De Dos Dígitos A Bajas / Altas Tensiones

En Hot Chips, Intel nos está dando más detalles sobre su tecnología de proceso 18A-P, que trae transistores GAA (Gate-All-Around) con entrega de energía trasera (GAA-BSPD), Power Boost y un mayor recuento de capas metálicas para ofrecer un 30% más de frecuencia de funcionamiento a bajas tensiones en el silicio x86 "en producción".

• La tecnología de proceso Intel 18A-P de Intel Foundry ofrece más del 9% más de rendimiento a la misma potencia o más del 18% menos de potencia con el mismo rendimiento en comparación con Intel 18A.

• Intel 18A-P presenta ingeniería de tensiones avanzada para una movilidad mejorada y amplía la cartera de RibbonFET con nuevas opciones de dispositivos, incluida la tecnología Power Boost para mejorar el rendimiento en aplicaciones de inteligencia artificial, móviles y centros de datos.

• Power Boost presenta una nueva arquitectura de doble contacto con contactos de resistencia ultra baja para aumentar la corriente de accionamiento y permitir frecuencias más altas a la capacitancia adaptada, mientras que sigue siendo totalmente compatible con la regla de diseño con Intel 18A.

El Grupo de Investigación Futurum se asoció con Intel para revelar los beneficios de la tecnología de proceso 18A-P, y parece que el nodo es más que un paso incremental a 18A. Según esta nueva investigación, el emparejamiento de las tecnologías mencionadas anteriormente está "deliberadamente" destinado a impulsar ganancias a bajas tensiones para la eficiencia y alta tensión para el rendimiento.

Estas innovaciones pueden sentar las vías para una nueva hoja de ruta multigeneracional de liderazgo de rendimiento por núcleo. La cosecha de FinFET tomó cuatro generaciones de dispositivo acoplado y trabajo de diseño. GAA con potencia trasera se encuentra en el primer paso de esa curva, con una ganancia medida del 30% a baja tensión y dos dígitos a alto ya en silicio de producción. Diamond Rapids y Nova Lake están en camino de entregar las ganancias más tempranas del 18A-P, con la interconexión  rutenio y  lógica apilada aún por delante.

La tecnología de transistores GAA está diseñada para producir la mayoría de las ganancias a voltajes más bajos, y en la gama alta, las tecnologías de entrega de energía de la parte posterior de Intel, como PowerVia, muestran su potencial a través del enrutamiento de la potencia desde la parte posterior de la oblea en lugar de apiñarla en el cableado por encima de los transistores de chip.

La investigación afirma que la cifra del 30% proviene de la medición directa, que se basa en núcleos de CPU construidos en GAA con potencia trasera contra equivalentes de FinFET en todo el rango de voltaje operativo. A 0.5V, los núcleos alcanzan una frecuencia de funcionamiento un 30% más alta. La comparación se toma a voltaje emparejado en la misma clase de núcleos para que pueda aislar la contribución del proceso en lugar de un cambio arquitectónico.

La puerta RibbonFETs envuelve el canal alrededor de los cuatro lados, lo que permite a Intel controlar los voltajes de umbral más bajos. Además, mover la entrega de potencia a la parte posterior de la oblea corta la caída de IR, lo que reduce las pérdidas de tensión.

"Todo el concepto de entrega de energía de la parte posterior en sí es realmente una mejora en la entrega de potencia para alta tensión. Ayuda a baja [tensión], pero a alto voltaje, tenemos grandes eventos de caída donde la potencia de la parte posterior es muy muy efectiva para reducir nuestras pérdidas de entrega de energía. ... El emparejamiento de la potencia de la parte trasera con la puerta por todas partes realmente no es un accidente. Es tomar dos cosas que son complementarias y juntarlas. Así que tenemos una historia de alto y bajo voltaje". Eric Fetzer, colega, Intel

Con 18A, Intel ya mostró los beneficios de la potencia trasera en la traducción de la ganancia del dispositivo a la frecuencia central, lo que lleva a una frecuencia un 5% más alta a 1.1V y un 7,5% más alta a 0.95V.

También se reveló que Intel 18A-P amplía la cartera de RibbonFET con nuevas opciones de dispositivos que están optimizadas para diferentes objetivos de diseño, como W1 y W1.5 para dispositivos de baja potencia y de menor capacidad, mientras que W3P se dirige a dispositivos de alto rendimiento con Power Boost, lo que permite un 10% más rápido de operación sin aumentar la carga eléctrica.

También en comparación con 18A, 18A-P reduce la resistencia externa en un 20% para los dispositivos NMOS y un 12% para los dispositivos PMOS mientras se conduce una corriente más alta y frecuencias más altas a la capacitancia coincidente.

Sobre la base de las innovaciones térmicas introducidas con Intel 18A, Intel 18A-P mejora aún más la disipación de calor a través de mejoras de materiales y soluciones térmicas avanzadas impulsadas por EDA. Intel 18A-P mejora la conductancia térmica de la pila de bonos en un 50%, lo que lleva a una mejora general del 20-40% en la resistencia térmica de la pila total.

Otras restricciones se encuentran en los cables, lo que a voltajes más altos puede conducir a retardos de interconexión ya que los transistores son rápidos, pero los cables son los mismos. Intel ahora apunta a que la interconexión comparta margen de maniobra al agregar dos capas metálicas extra gruesas. Este es un cableado de baja resistencia cerca de la parte superior de la pila de metal que corta la interconexión RC y la congestión de enrutamiento, lo que lleva a un aumento de frecuencia del 3% a 1.1V y un 2% a 0.65V junto con una reducción de potencia del 2%.

Intel también está evaluando materiales avanzados y técnicas de embalaje que amplían su hoja de ruta:

La hoja de ruta extiende la misma lógica para entregar ganancias de frecuencia a alto voltaje. La interconexión de rutenio sustractiva con los espacios de aire, demostrado en la investigación VLSI de Intel, reduce la capacitancia alrededor del 35% frente al cobre.3 Sus compuestos ventajosos en el paso fino. El cobre requiere una capa de taponamiento resistiva en los cuatro lados que no pueden encogerse, y la resistencia del cobre se vuelve no lineal a medida que los límites de grano dominan en pequeñas dimensiones. El rutenio permanece lineal en esos lanzamientos, por lo que gana exactamente donde la resistencia del cable limita la frecuencia. Más lejos, Intel está investigando la lógica apilada en la dimensión z, un tipo de lógica por encima de otra, por lo que las señales viajan un salto vertical corto en lugar de una ruta plana larga. Los lazos de chamana que funcionan directamente con el escalado de alto voltaje.2 Ambas palancas de hoja de ruta apuntan a la misma interconexión que atacan las cuatro palancas de producción hoy, pero prometen continuar ganando generacionalmente como lo logró FinFET.

Diamond Rapids será uno de los productos de plomo en 18A-P. Y según Intel, el trabajo comenzó una generación antes con Xeon 6 + "Sorte Clearwater Forest", que les permitió llevar las mismas ventajas de rendimiento por vatio de los E-Cores a los núcleos P en Diamond Rapids.

Con hasta 256 núcleos, el doble del número de núcleos de la generación anterior, hay más núcleos para estirar el ancho de banda de la memoria. Intel movió el IO al centro del paquete para que cada núcleo tenga acceso uniforme a la memoria, lo que es esencial para las cargas de trabajo a escala de IA, y el espacio de frecuencia que entrega 18A-P se traduce en un mayor rendimiento por núcleo.

"Eso es lo que verás en Diamond Rapids. Comienza con la tecnología subyacente que está en los núcleos. Aprovechamos las ventajas de 18A-P para aumentar tanto el recuento de núcleos como el rendimiento de esos núcleos, y luego actualizamos la arquitectura para alimentarlo todo". Eric Fetzer, colega, Intel

Para resumirlo todo, se afirma que GAA con potencia de contratiempo es el primer paso para Intel hacia una hoja de ruta multigeneracional de liderazgo de rendimiento por núcleo. Todo comienza con 18A-P con su ganancia del 30% a bajos voltajes y ganancias de dos dígitos a altos voltajes en silicio ya "en producción" como la familia Diamond Rapids Xeon y la familia Nova Lake "Core", que están en camino de su lanzamiento el próximo año.

Fuente: Wccftech