Intel está anunciando los detalles del próximo proceso de fabricación de Intel 4, que el fabricante de chips planea introducir en 2023 con la serie de procesadores Meteor Lake para computadoras de escritorio y portátiles. En comparación con el proceso Intel 7 anterior, que Intel usa en todos sus procesadores Alder Lake (Core i-12000), la nueva generación del proceso debería permitir que las frecuencias de reloj de la CPU aumenten al menos un 20 por ciento con el mismo consumo de energía. En cambio, los requisitos de energía se reducen en un 40 por ciento a las mismas frecuencias de reloj.

Intel hace una comparación concreta muy por debajo de la marca de 3 GHz, pero la curva completa de frecuencias de reloj y consumo de energía está mejorando. Por lo tanto, no debería surgir el mismo problema que con el cambio de la generación anterior: Intel necesariamente ha optimizado la salida de 14 nm tan bien para frecuencias de reloj altas que el proceso de 10 nm (ahora llamado Intel 7) se ha retrasado durante años y, por lo tanto, los procesadores de escritorio más rápidos no son suficiente.

La densidad del transistor se duplica aproximadamente cuando se pasa de Intel 7 a Intel 4. Intel, por otro lado, logra esto usando luz ultravioleta extrema (EUV) por primera vez, lo que simplifica enormemente ciertos pasos de producción. Los fabricantes de pedidos de chips TSMC y Samsung han estado usando separaciones de color EUV durante años, e Intel todavía está muy por detrás. Por otro lado, las bibliotecas que describen la estructura del transistor son más compactas.

Aprendí de los errores del pasado

Con requisitos de área más bajos, Intel confía en el factor de escala habitual como parte de un salto generacional, aprendiendo así de los errores pasados ​​en el proceso de 10 nm. Originalmente se supuso que este último era 2,7 veces más denso que 14 nm, pero se retrasó varios años debido a importantes problemas de rendimiento.

Entre otras cosas, Intel reemplazó el cobre con cobalto en un proceso de 10 nm en las capas metálicas más profundas (la capa metálica). Estas capas metálicas conducen la electricidad y, por lo tanto, conectan los transistores en la oblea de silicio. En ese momento, se suponía que el cobalto mejoraría significativamente la migración eléctrica, pero demostró ser pobre en términos de resistencia de línea. Los problemas de Intel en torno a los 10 nm se atribuyeron en gran medida al cobalto.

Con Intel 4, el fabricante de chips vuelve a las capas de cobre, pero las recubre con una mezcla de tantalio y cobalto. Intel llama al resultado cobre mejorado (cobre mejorado, eCU) y representa un término medio: la resistencia de la línea es incluso mejor que las aleaciones de cobre anteriores y la migración eléctrica está casi al nivel del cobalto. Hay un total de 18 capas metálicas, cinco de las cuales son con eCU. El material de relleno nuevamente consiste completamente en tungsteno y ya no es parte del cobalto.

chip de fabricación de garrapatas

Una especie de modelo de tic-tac también pretende evitar una catástrofe como la de los 10 nm: el proceso Intel 4 es solo para CPU internas con reglas de diseño muy limitadas y no necesita usarse para GPU o bloques de E/S. Intel fabricará principalmente las cajas de cómputo para los procesadores Meteor Lake y todos los demás componentes de chiplet con procesos heredados u ordene al fabricante de arreglos de chips TSMC, incluidos mosaicos para GPU, SoC (controlador de memoria e interfaz PCI Express -5.0) y I/ O (funciones de conjunto de chips).

Intel 3 es el nombre de una versión mejorada de Intel 4, que debería ser más adecuada para todo tipo de bloques lógicos, como las GPU. La empresa utiliza el proceso de fabricación de Intel 3 para producir sus procesadores Granite Rapids y Sierra Forest Xeon, pero a diferencia de Intel 4, también lo ofrece a empresas de terceros como fabricante de chips.

Después de Intel 3, comenzó la era de Angstroms, que cambió la arquitectura de transistores de FinFET a Gates Everywhere (GAA), llamado RibbonFET en Intel. Al mismo tiempo, con el primer proceso Angstrom, Intel presenta las ranuras de alimentación A20 que alimentan los transistores desde abajo. TSMC prevé transistores GAA ultrafinos de generación de 2 nm de 3 nm.

Proceso de Fabricación Mostrar 4 Intel creado para el simposio IEEE sobre tecnología y circuitos VLSI 2022.

(Maestría)