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Intel 18a-p: ottimizzazione produzione chip e prestazioni
La fase di risk production per intel 18a-p
Intel 18A-P, la prima ottimizzazione prestazionale del processo produttivo 18A, ha raggiunto la fase di risk production, rispettando la roadmap indicata da Intel.
Questa avanzata fase della produzione chip intel 18A-P è cruciale per i futuri processori Xeon denominati “Diamond Rapids”.
La risk production rappresenta un passaggio intermedio tra lo sviluppo del processo e la produzione in volumi elevati, permettendo ai clienti di iniziare a realizzare i primi chip commerciali mentre Intel ottimizza resa e parametri produttivi.
Tecnologie chiave di intel 18a e miglioramenti con 18a-p
Transistor gate-all-around e powervia
Intel 18A è il nodo di processo che ha introdotto due tecnologie fondamentali nella produzione: i transistor gate-all-around (GAA) e la backside power delivery (BSPD), commercializzata come PowerVia.
La combinazione di queste due tecnologie rappresenta un salto generazionale rispetto alle architetture FinFET, e Intel è la prima azienda ad averle integrate contemporaneamente nella produzione ad alti volumi.
La densità di difetti (D0) di Intel 18A ha continuato a diminuire più rapidamente del previsto, superando le proiezioni interne.
Questo processo alimenta già prodotti client come Panther Lake, con quelli destinati ai datacenter previsti in arrivo successivamente.
La produzione avviene in due stabilimenti statunitensi.
Cosa cambia con intel 18a-p
Intel 18A-P non è un processo radicalmente diverso, ma un’ottimizzazione mirata che mantiene piena compatibilità con Intel 18A.
Ciò significa che i design esistenti possono essere riutilizzati, un vantaggio significativo per i clienti.
Intel sostiene che 18A-P offra un miglioramento tangibile del rapporto tra prestazioni ed efficienza.
Utilizzando un core Arm standard, l’azienda indica:
1. +9% di frequenza a parità di potenza (iso-power) 2. -18% di potenza a parità di prestazioni (iso-performance) 3. -20/40% di resistenza termica 4. -10/30% di resistenza Via negli strati critici per le prestazioni
Questi numeri posizionano 18A-P in modo competitivo nel panorama dei processi avanzati, con un profilo PPA (Power, Performance, Area) migliorato che non richiede una migrazione completa del design.
Innovazioni e gestione termica in 18a-p
Power boost e soglie di tensione
Tra le novità più rilevanti di Intel 18A-P figura Power Boost, una nuova opzione con transistor a doppio contatto e bassa resistenza.
Questa tecnologia consente al transistor di erogare più corrente e raggiungere frequenze più elevate senza aumentare significativamente i consumi, grazie a un contatto frontale e uno diretto sul retro (PowerVia).
Inoltre, Intel 18A-P porta a cinque le coppie logiche VT disponibili, aggiungendo una coppia ULVTLL (Ultra Low Voltage Threshold Low Leakage) intermedia.
Questo permette ai progettisti di ottimizzare il rapporto velocità/potenza con maggiore granularità.
Parallelamente, 18A-P mostra una riduzione del 33% dello “skew corner tightening”, migliorando la prevedibilità e l’uniformità delle prestazioni tra i chip prodotti.
Miglioramenti nella gestione termica
La gestione termica è un aspetto cruciale nei processi avanzati.
Intel 18A-P affronta questo problema attraverso ottimizzazioni dei materiali e innovazioni di design supportate da flussi EDA avanzati.
Il risultato è una riduzione della resistenza termica compresa tra il 20% e il 40%.
Una minore resistenza termica significa che il calore generato dai transistor viene smaltito più rapidamente, consentendo di sostenere frequenze elevate più a lungo e riducendo il rischio di limitazioni delle prestazioni dovute al surriscaldamento.
Benefici di BSPD e GAA e roadmap futura
L’accoppiata vincente: BSPD e GAA
Intel Foundry ha quantificato i benefici derivanti dalla combinazione di Backside Power Delivery (BSPD) e transistor GAA, le due tecnologie introdotte con 18A.
Eric Karl, Vice President e Fellow di Intel Foundry, ha dichiarato una riduzione di un ordine di grandezza del fenomeno del voltage droop dinamico, che porta a un aumento della frequenza fino al 6% o una riduzione dinamica della potenza superiore al 15%.
Manju Shamanna, del gruppo Silicon and Platform Engineering di Intel Foundry, ha presentato risultati che mostrano una maggiore scalabilità di frequenza a tensioni più basse, compreso un miglioramento della frequenza di circa il 30% a bassa tensione, con una riduzione della caduta di tensione e un funzionamento più efficiente.
Tecnologie per la prossima decade
Oltre agli aggiornamenti su 18A-P, Intel ha mostrato alcune delle tecnologie che potrebbero caratterizzare i processi produttivi della prossima decade: 1.
Complementary FET (CFET): architettura del transistor che impila verticalmente NMOS e PMOS nello stesso ingombro planare, consentendo lo scaling della densità logica oltre i limiti fisici dei gate-all-around. 2.
GaN + logica Si: integrazione monolitica su wafer da 300mm di dispositivi di potenza in nitruro di gallio con logica in silicio, unendo le caratteristiche di switching ad alta tensione del GaN con la densità logica del CMOS. 3.
Rutinio sottrattivo (sRu) con airgap: interconnessione in rutenio sottrattivo con integrazione di airgap, ottenendo una riduzione della capacità parassita del 35% e guadagni di frequenza misurabili rispetto al rame.
Con 18A-P, Intel propone un’evoluzione incrementale di 18A che punta a migliorare prestazioni, efficienza e gestione termica mantenendo la compatibilità con i design esistenti.
Per Intel Foundry si tratta di un passaggio importante anche dal punto di vista commerciale, perché dimostra la volontà di costruire una famiglia di processi competitiva e rapidamente iterabile.
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