На мероприятии Intel Foundry Direct 2025 в Сан-Хосе (Калифорния) компания Intel сделала ряд анонсов и, наконец, поделилась показателями производительности своего грядущего технологического узла 14A, выход которого на рынок запланирован на 2027 год, заявив о снижении энергопотребления до 35 %. Intel также представила свою новую технологию Turbo Cell - настраиваемый подход к проектированию, направленный на обеспечение максимальной частоты CPU и повышение производительности критических скоростных траекторий в GPU.
Узлы 14A и 14A-E - это следующее поколение после узла 18A. Intel утверждает, что 14A обеспечит прирост производительности на 15-20 % на ватт по сравнению с 18A, что может быть использовано либо для повышения тактовой частоты, либо для снижения энергопотребления на 25-35 % при той же производительности, в зависимости от настройки конкретного чипа.
В значительной степени это улучшение связано с новой сетью доставки питания Intel с прямым контактом на задней панели, которую компания назвала PowerDirect (подробнее здесь). Intel также добавила другие новые функции для улучшения узла, например, более широкий диапазон порогового напряжения (Vt), который позволяет получить более широкую кривую напряжение/частота.
Узлы 14A также обеспечивают увеличение плотности транзисторов в 1,3 раза по сравнению с узлами 18A. Intel также обновила свои транзисторы RibbonFET для узла 14A, которые теперь известны как «RibbonFET 2». Intel не поделилась подробностями о новом поколении RibbonFET, но общая конструкция обеспечивает повышенную плотность транзисторов и более быстрое переключение транзисторов за счет использования четырех уложенных нанолистов, полностью окруженных затвором (вы можете видеть сечение с nmos и pmos транзисторами выше).
Турбо-ячейки и критические пути Новые турбо-ячейки Intel - это особенность, но она несколько сложна. Турбо-ячейки могут использоваться для множества целей, но Intel особо отмечает, что они будут использоваться в критических путях CPU и GPU, часто называемых скоростными путями. И на то есть веские причины. Пути синхронизации в процессоре - это маршруты, по которым проходит сигнал, проходя через провода и логические затворы, во время нормальной работы. Однако задержки в этих сигналах могут нарушить тактовую синхронизацию процессора.
Критические пути - это те, которые имеют самую большую общую задержку. Поскольку процессоры работают на основе тактовых сигналов, самый медленный критический путь диктует максимально возможную частоту всего чипа, являясь узким местом, влияющим на общую производительность (здесь есть различия для разных тактовых доменов, но общий принцип верен). Разработчики микросхем часто используют более высокоскоростные транзисторы в этих областях чипа, но это происходит за счет снижения плотности транзисторов и увеличения энергопотребления, поскольку более быстрые транзисторы имеют меньше утечек и, следовательно, потребляют больше энергии. Новые турбо-ячейки предоставляют архитекторам микросхем более совершенный инструмент для смягчения критических путей.
Узел 14A имеет три различные библиотеки стандартных ячеек, которые используют специфические для узла технологического процесса строительные блоки (стандартные ячейки, построенные из транзисторов) предварительно спроектированных логических затворов и элементов схемы. Проектировщики используют программные средства автоматизации проектирования (EDA) для работы с библиотеками в процессе проектирования и обычно располагают их в ряд.
Библиотека Intel 14A состоит из трех различных библиотек: «высокая» библиотека содержит транзисторные ячейки, оптимизированные для работы на высоких частотах (низкая плотность, утечки), „средняя“ библиотека оптимизирована для производительности на ватт, а «короткая» библиотека ориентирована на плотность для приложений, чувствительных к площади и мощности. Intel пока не делится информацией о плотности различных библиотек. Короткие библиотеки широко используются в CPU и GPU, чтобы разместить как можно больше транзисторов, сохраняя при этом плотность энергопотребления на приемлемом уровне. Именно здесь на помощь приходят новые ячейки Turbo Cells от Intel.
Турбо-ячейки предназначены для повышения производительности за счет увеличения тока переключения транзисторов в коротких библиотеках, когда они используются для создания библиотек двойной высоты (высота двух стандартных рядов), при этом сохраняется высокая плотность размещения для оптимальной эффективности использования площади.
На графике выше представлены четыре варианта расположения лент/нанолистов nmos и pmos (розовый и зеленый) с различной шириной и конфигурацией для оптимизации тока накопителя в различных сценариях. Ширину лент можно регулировать, а можно объединять их независимо друг от друга, создавая очень широкие ленты для обеспечения максимального тока привода. Различные варианты предоставляют разработчикам надежный набор инструментов для индивидуальной реализации.
Оригинал
Уникальность
