Process en packaging: 10 nm status en chips stapelen voor gevorderden
Laten we Intels zes speerpunten maar één voor één afpellen, om te beginnen bij productieprocedé’s. Tijdens het event gaf Intel eerlijk toe dat het bij het ontwikkelen van het nieuwe 10 nm productieprocedé tegen meer problemen dan ooit is aangelopen. Nog steeds is het wachten op de eerste 10 nm chips die in grote aantallen geproduceerd worden, terwijl dat volgens oorspronkelijke roadmaps al jaren geleden had moeten gebeuren.
De les van 10 nm
Tijdens een vraaggesprek aan het eind van de dag stelden we Intel de vraag wat de belangrijkste les was die men had getrokken uit de hele situatie rond 10 nm. Het antwoord was verfrissend en iets wat we niet eerder van Intel hebben gehoord: waar tot nu nieuwe cpu-architecturen (en andere chipontwerpen) op één productieprocedé toegespitst ontwikkeld worden, moeten toekomstige chipontwerpen veel flexibeler worden, zodat pas relatief kort voor introductie (circa een jaar) bepaald kan worden op welk procedé een nieuwe technologie daadwerkelijk geïntroduceerd wordt. Intel gaf eerlijk toe dat verschillende nieuwe technologieën die het al jaren in ontwikkeling heeft voor 10 nm cpu’s (zie ook de volgende pagina) niet naar voren konden worden getrokken naar de ingelaste extra 14 nm generaties als Coffee Lake, Whiskey Lake en Amber Lake, simpelweg omdat het bij de ontwikkeling te veel vastzat aan het specifieke 10 nm proces.
10 nm komt er echt aan...
Desalniettemin: 10 nm komt er daadwerkelijk aan. Recente geruchten dat Intel het hele 10 nm-procedé zou overslaan en direct zou overstappen naar 7 nm berusten volgens Intel niet op waarheid. We mogen volgend jaar de nodige 10 nm-processors verwachten. Toch is het bij presentaties als deze minstens zo interessant om te luisteren naar wat niet wordt gezegd, als naar wat wel wordt gezegd. Zo werd de Cannon Lake chipgeneratie, de vorig jaar geïntroduceerde 10 nm Core i3-chips die in extreem kleine aantallen zijn weg vond naar een handvol laptops, tijdens de gehele dag doodgezwegen.
...maar Cannon Lake zal nooit in grotere aantallen op de markt komen.
Zijdelings kwam Cannon Lake wel aan bod. In de sessies over nieuwe gpu-architecturen (zie volgende pagina) werd “Generatie 11” geïntroduceerd als opvolger van “Generatie 9”, de gpu die nu in de Kaby Lake, Coffee Lake, Whiskey Lake en ander recente Intel processors zit. Generatie 10 zou de gpu moeten zijn in Cannon Lake, maar die is in deze in zeer kleine oplage geïntroduceerde chip uitgeschakeld. Hoewel niet keihard bevestigd gisteren, kunnen we op basis van off-the-record gesprekken met ingenieurs wel concluderen dat de Gen 10 gpu niet werkt, nooit gaat werken en dat de Cannon Lake processors nooit in grotere aantallen op de markt zullen komen. Intel zal bij de volgende generatie 'Ice Lake' chips 10 nm-processors in massaproductie nemen.
Wat Intel ons toonde is dat er na het initiële 10 nm-procedé (zoals gebruikt voor Cannon Lake) twee geoptimaliseerde 10 nm-procedés komen, 1274.7 en 1274.12 in intern jargon. Daarnaast is er inmiddels een 10 nm-procedé gereed dat specifiek geoptimaliseerd is voor I/O-chips, met de codenaam 1273. Er wordt op dit moment druk ontwikkeld aan toekomstige 7 nm-procedés (1276 voor compute en 1375 voor I/O) en er wordt geëxperimenteerd met nieuwe technologieën voor opvolgende procedés.
Hoewel Intel het niet expliciet zei en het ook achteraf niet wilde bevestigen, zou het ons niets verbazen als de eerste 10 nm chips in massaproductie gebruik maken van het 1274.7 geoptimaliseerde procedé, dat we voor het gemak maar 10 nm+ noemen.
Na het initiële 10 nm-procedé komen er twee geoptimaliseerde processen. 7 nm wordt op dit moment ontwikkeld.
Ook Intel aan de chiplets… en niet alleen naast elkaar!
Intel geeft echter wel duidelijk aan dat een nieuwe productieprocedé niet per definitie altijd beter is voor alle doeleinden. Zo kunnen cpu-cores goed profiteren van kleinere transistors, maar kan voor bijvoorbeeld I/O-logica (denk aan geheugencontrollers, pci-express controllers, etc.) juist beter zijn om deze op bewezen, grotere productieprocedés te maken – ofwel omdat dit beter werkt, ofwel om kosten te besparen. Intel voorziet zodoende een toekomst waar processors bestaan uit meerdere losse mini-chips, zogenaamde chiplets, die samen in één chipverpakking zitten.
Voor verschillende soorten chips zijn er verschillende wensen en eisen qua prestaties, stroomverbruik en kosten.
Waar hebben we dat ook alweer eerder gehoord? Juist, een paar weken geleden bij AMD’s aankondiging van de Zen 2 architectuur en de Epyc Rome server-CPU’s. Bij die processors combineert AMD een achttal op 7 nm geproduceerde 8-core CPU-chiplets met een op 14 nm geproduceerde I/O-die. Deze communiceren met elkaar via AMD’s Infinity Fabric-technologie via een zogenaamde interposer.
Terug naar Intel: ook Intel heeft technologie in huis om meerdere chips in één processor te combineren, en doet dat naar eigen zeggen beter dan wie dan ook. Een nieuwe technologie genaamd Foveros, Grieks voor “uniek”, maakt het mogelijk voor Intel om zijn chips contactpunten te geven die slechts 36 micrometer breed zijn, waardoor het mogelijk is 828 contactpunten per mm² te plaatsen. Meerdere chips kunnen bovendien niet alleen naast elkaar geplaatst worden op een interposer, maar vooral ook bovenop elkaar.
Foveros biedt de mogelijkheid om meerdere chips naast elkaar te plaatsen op een interposer.
