Lors de l’événement Intel Accelerated d’aujourd’hui, la société met en place un enjeu pour savoir où elle veut être d’ici 2025. Le PDG Pat Gelsinger a déclaré plus tôt cette année qu’Intel reviendrait à la tête des produits en 2025, mais n’a pas encore expliqué comment cela est en train de se produire – jusqu’à aujourd’hui, où Intel a divulgué sa feuille de route pour ses cinq prochaines générations de technologie de nœud de processus jusqu’en 2025. Intel pense qu’il peut suivre une stratégie agressive pour égaler et dépasser ses concurrents de fonderie, tout en développant de nouvelles offres d’emballage et le démarrage d’une entreprise de fonderie pour des clients externes. En plus de tout cela, Intel a renommé ses nœuds de processus.

La réponse courte :

Si vous ne retenez qu’une chose de cet article, je vais la mettre ici au premier plan. Voici ce que nous voyons pour les feuilles de route d’Intel, sur la base de leurs divulgations aujourd’hui.

Comme toujours, il y a une différence entre le moment où une technologie monte en puissance pour la production et la vente au détail ; Intel a parlé de certaines technologies comme étant « prêtes », tandis que d’autres étaient en « montée en flèche », donc ce calendrier correspond simplement aux dates mentionnées. Comme vous pouvez l’imaginer, chaque nœud de processus est susceptible d’exister pendant plusieurs années, ce graphique présente simplement la technologie de pointe d’Intel à un moment donné.

Si vous voulez les détails sur ce graphique, lisez la suite.

Intel définit un avenir solide : TSMC est-il en danger ?

Plus tôt cette année, le PDG Pat Gelsinger a annoncé la nouvelle stratégie IDM 2.0 d’Intel, composée de trois éléments :

  1. Construire (7 nm)
  2. Développer (TSMC)
  3. Productize (Services de fonderie Intel)

L’objectif ici est de continuer à travailler sur le développement de la technologie des nœuds de processus d’Intel, en allant au-delà des conceptions 10 nm actuelles en production aujourd’hui, mais en utilisant simultanément d’autres services de fonderie de partenaires (ou concurrents) pour regagner / conserver la position d’Intel dans ses processeurs qui conduisent beaucoup du chiffre d’affaires de l’entreprise. Le troisième élément est IFS, les services de fonderie d’Intel, où Intel s’engage résolument à ouvrir ses installations de fabrication aux activités externes de semi-conducteurs.

Les fondements (1) et (3) sont la façon dont Intel exécute son propre développement de nœud de processus. Alors que dans le récent appel des résultats d’Intel pour le troisième trimestre 2021, le PDG Gelsinger a confirmé qu’Intel produisait désormais plus de plaquettes de 10 nm par jour que de plaquettes de 14 nm, marquant un changement de confiance entre les deux conceptions, ce n’est un secret pour personne qu’Intel a eu du mal à passer de son 14 nm. processus à son processus de 10 nm. Le 29 juine cette année, Intel a également déclaré que son produit 10 nm de prochaine génération nécessite un temps de validation supplémentaire pour rationaliser le déploiement sur les systèmes d’entreprise pour 2022. Notez que dans le même temps, TSMC a dépassé Intel en livrant à pleine capacité avec ses conceptions équivalentes (appelées 7 nm) et ses conceptions de pointe (5 nm) qui surpassent les performances d’Intel.

Comme lors de l’annonce précédente en mars, Intel réaffirme son intention de revenir à des performances de leader dans les semi-conducteurs en 2025. Cela permettra à la fois à l’entreprise d’être plus compétitive en construisant ses propres produits (1) mais également d’offrir un portefeuille de performances plus large. et technologies pour ses futurs clients IFS (3). Pour ce faire, elle réaligne la feuille de route de ses futures technologies de nœuds de processus pour qu’elle soit plus agressive avec des améliorations, mais en même temps plus modulaire avec sa technologie pour permettre des transitions plus rapides.

À la tête de ce plan se trouve le Dr Ann B Kelleher, qui a été nommée vice-présidente principale et directrice générale de la division de développement technologique d’Intel l’année dernière. Cette division est à l’origine de toute la recherche et du développement des futures technologies et améliorations des nœuds de processus d’Intel – elle faisait autrefois partie du groupe d’architecture système d’Intel, mais elle a été scindée en juillet 2020 pour se concentrer à nouveau sur le développement technologique. L’expérience du Dr Kelleher implique la recherche sur les processus dans le milieu universitaire, suivie de 26 ans chez Intel en tant qu’ingénieur de processus, passant à la gestion de Fab 24 en Irlande, Fab 12 en Arizona, Fab 11X à Rio Rancho, avant d’atterrir au siège en Oregon en tant que directeur général. de la fabrication et des opérations.

Son expérience couvrant à la fois la production à grande échelle et la recherche sur les nœuds de processus sera essentielle pour les plans futurs d’Intel. En discutant avec Kelleher avant les annonces d’aujourd’hui, elle a déclaré qu’elle avait mis en œuvre des changements fondamentaux en ce qui concerne l’approche des fournisseurs, les apprentissages de l’écosystème, les changements organisationnels, les stratégies de conception modulaire, les plans d’urgence et le réalignement de l’équipe de développement technologique dans une tenue plus rationalisée prête à exécuter. Il s’agit notamment de membres clés du personnel tels que Sanjay Natarajan en tant que vice-président principal et directeur général du développement logique (l’une des réembauches récentes d’Intel) et Babak Sabi en tant que directeur général adjoint et directeur général de l’assemblage / du développement des tests.

Intel définit aujourd’hui le « leadership technologique d’ici 2025 » comme défini par la métrique de performance par watt. Nous avons demandé à Intel lors d’un pré-briefing ce que cela signifie pour les performances de pointe, qui sont souvent une mesure qui nous tient à cœur pour la conception du produit final, et la réponse a été que « les performances de pointe restent un élément clé du développement stratégique d’Intel ».

Intel renomme les nœuds : « Le mien est plus petit »

Le problème avec la simple publication de la feuille de route d’Intel ici est que la nouvelle est double. Non seulement Intel divulgue l’état de sa technologie pour les prochaines années, mais les noms de la technologie changent pour mieux s’aligner sur les normes communes de l’industrie.

Ce n’est un secret pour personne qu’avoir « Intel 10nm » équivalent à « TSMC 7nm », même si les chiffres n’ont en fait rien à voir avec la mise en œuvre physique, a du terrain chez Intel pendant un certain temps. Une grande partie de l’industrie, pour une raison quelconque, n’a pas appris que ces chiffres ne sont pas réellement une mesure physique. C’était le cas auparavant, mais lorsque nous sommes passés des transistors planaires 2D aux transistors FinFET 3D, les chiffres ne sont plus qu’un outil marketing. Malgré cela, chaque fois qu’il y a un article sur la technologie, les gens sont confus. Nous en parlons depuis une demi-décennie, mais la confusion demeure.

À cette fin, Intel renomme ses futurs nœuds de processus. Voici l’image de la feuille de route, mais je vais la décomposer pièce par pièce.

2020, Intel 10 nm SuperFin (10SF): Technologie de génération actuelle utilisée avec Tiger Lake et les solutions graphiques discrètes Xe-LP d’Intel (SG1, DG1). Le nom reste le même.

2021 H2, Intel 7: Auparavant connu sous le nom de 10 nm Enhanced Super Fin ou 10ESF. Alder Lake et Sapphire Rapids seront désormais connus sous le nom de produits Intel 7 nm, affichant un gain de performances de 10 à 15 % par watt par rapport à 10 SF grâce aux optimisations des transistors. Alder Lake est actuellement en production en volume. Le Xe-HP d’Intel sera désormais connu comme un produit Intel 7.

2022 H2, Intel 4: Auparavant connu sous le nom d’Intel 7nm. Plus tôt cette année, Intel a déclaré que son processeur Meteor Lake utiliserait une tuile de calcul basée sur cette technologie de nœud de processus, et le silicium est maintenant de retour dans le laboratoire en cours de test. Intel s’attend à un gain de performances par watt de 20% par rapport à la génération précédente, et la technologie utilise plus d’EUV, principalement dans le BEOL. Le prochain produit Xeon Scalable d’Intel, Granite Rapids, utilisera également une tuile de calcul basée sur Intel 4.

2023 H2, Intel 3: Précédemment connu sous le nom d’Intel 7+. Utilisation accrue d’EUV et de nouvelles bibliothèques haute densité. C’est là que la stratégie d’Intel devient plus modulaire – Intel 3 partagera certaines fonctionnalités d’Intel 4, mais suffisamment sera suffisamment nouveau pour décrire ce nouveau nœud complet, en particulier de nouvelles bibliothèques hautes performances. Néanmoins, une suite rapide est attendue. Une autre étape dans l’utilisation de l’EUV, Intel s’attend à une rampe de fabrication au second semestre 2023 avec un gain de performances par watt de 18% par rapport à Intel 4.

2024, Intel 20A: Auparavant connu sous le nom d’Intel 5 nm. Passer à la dénomination à deux chiffres, avec le A pour Ångström, ou 10A est égal à 1 nm. Peu de détails, mais c’est là qu’Intel passera des FinFET à sa version des transistors Gate-All-Around (GAA) appelée RibbonFET. Intel lancera également une nouvelle technologie PowerVia, décrite ci-dessous.

2025, Intel 18A: Non répertorié sur le schéma ci-dessus, mais Intel s’attend à avoir un processus 18A en 2025. 18A utilisera les dernières machines EUV d’ASML, connues sous le nom de machines High-NA, qui sont capables d’une photolithographie plus précise. Intel nous a déclaré qu’il est le partenaire principal d’ASML en ce qui concerne High-NA et qu’il est prêt à recevoir le premier modèle de production d’une machine High-NA. ASML a récemment annoncé que High-NA était retardé. Lorsqu’on lui a demandé s’il s’agissait d’un problème, Intel a répondu non, car les délais pour High-NA et 18A sont l’endroit où Intel s’attend à se croiser et à avoir un leadership incontesté.

Intel nous a confirmé qu’Intel 3 et Intel 20A seront proposés aux clients fonderies (mais n’a pas précisé si Intel 4 ou Intel 7 le seront).

Pour rassembler tout cela dans un seul tableau, avec des produits connus, nous avons les éléments suivants :

Technologie de nœud de processus d’Intel
Ancien nom Nouveau nom Feuille de route Des produits Caractéristiques
10 pieds carrés 10 pieds carrés Aujourd’hui Lac Tigre
SG1
DG1
Tuile de base Xe-HPC
FPGA Agilex-F/I
SuperMIM
Barrière à couche mince
Volume 10 nm
En vente aujourd’hui
10ESF Intel 7 Produits H2 2021 Lac des Aulnes (21)
Lac Raptor (22)?
Rapides Saphir (22)
Xe-HP
Tuile d’E/S Xe-HPC
10-15% PPW
FinFET amélioré
ADL dans la rampe aujourd’hui
7 nm Intel 4 2022 H2 rampe
2023 S1 produits
Tuile de calcul météore
Tuile de calcul de granit
20% PPW vs 7
Plus d’EUV
Le silicium en laboratoire
7+ Intel 3 Produits 2023 H2 18% PPW contre 4
Économies de zone
Plus d’EUV
Nouvelles bibliothèques de performances
Suivi plus rapide
5 nm Intel 20A 2024 RubanFET
PowerVia
5+ Intel 18A 2025 Leadership incontesté Ruban 2e génération
Haute NA EUV

L’un des problèmes ici est la différence entre un nœud de processus étant prêt, augmentant la production pour les lancements de produits, et réellement mis à disposition. Par exemple, Alder Lake (maintenant sur Intel 7nm) devrait sortir cette année, mais Sapphire Rapids sera davantage un produit 2022. De même, il existe des rapports selon lesquels Raptor Lake sur Intel 7 sortira en 2022 pour remplacer Alder Lake par le Meteor Lake en mosaïque sur Intel 4 en 2023. Bien qu’Intel soit heureux de discuter des délais de développement des nœuds de processus, les délais des produits ne sont pas aussi ouverts (comme aucun doute que les clients seraient frustrés si le temps indiqué était manqué).

Pourquoi les nœuds ont été renommés

Ainsi, comme indiqué précédemment, l’un des éléments du renommage des nœuds est dû à la correspondance de la parité avec d’autres offres de fonderie. TSMC et Samsung, concurrents d’Intel, utilisaient des nombres plus petits pour comparer des processus de densité similaires. Avec le changement de nom d’Intel, il s’aligne davantage sur l’industrie. Cela étant dit, peut-être sournoisement, le 4 nm d’Intel pourrait être à égalité avec le 5 nm de TSMC, inversant les tableaux. À 3 nm, nous nous attendons à ce qu’il y ait un bon point de parité, mais cela dépendra du calendrier de sortie d’Intel correspondant au TSMC.

Plutôt que de lancer des noms de nœuds de processus partout, il est typique de se référer à la place aux densités maximales de transistors. Voici le tableau que nous avons publié dans notre récent article d’actualités IBM 2nm, mais avec un changement mis à jour sur le nom d’Intel.

Densités de transistor cotées de crête 2021 (MTr/mm2)
AnandTech
Nom du processus
IBM TSMC Intelligence Samsung
22 nm 16,50
16 nm/14 nm 28.88 44,67 33.32
10 nm 52.51 100,76 51,82
7 nm 91,20 100,76 95.08
5/4 nm 171.30 ~200* 126,89
3 nm 292.21*
2 nm / 20A 333.33
Les données de Wikichip, Different Fabs peuvent avoir différentes méthodologies de comptage
* Densité logique estimée

L’emplacement exact des nouveaux 4 nm et inférieurs d’Intel n’a pas encore été divulgué, car les chiffres avec des étoiles à côté sont basés sur des estimations des sociétés respectives.

On s’attendait depuis un certain temps à ce qu’Intel réaligne la dénomination de ses nœuds de processus. À huis clos, je fais personnellement du lobbying pour cela depuis un certain temps, et je sais que quelques autres journalistes et analystes l’ont également suggéré à Intel. Certaines réponses que nous avons reçues étaient liées à l’apathie – un cadre m’a dit que « nos clients qui se soucient de cela connaissent en fait la différence », ce qui est vrai, mais ce dont nous parlons ici est plus de la perception dans l’écosystème plus large pour des passionnés et des analystes financiers qui pourraient ne pas être au courant. C’est plus ou moins un exercice de branding, et j’ai également dit à Intel qu’ils vont devoir s’attendre à une réponse mitigée – certaines voix pourraient interpréter le mouvement comme Intel essayant d’en tirer un sur le marché, par exemple. Mais ils vont devoir vivre avec, car ce sont les nouveaux noms.

Pendant ce temps, malgré les difficultés d’Intel avec le 10 nm, il s’agit toujours d’un nœud de processus en production et en production en volume, utilisé à la fois pour les appareils grand public et les appareils d’entreprise, et il arrivera très bientôt sur les ordinateurs de bureau. Même s’il fait face à une concurrence féroce de la part d’autres acteurs, il s’agit toujours d’une offre sur le marché, et pour ceux qui souhaitent comparer les densités de nœuds de processus en utilisant ces noms, il devrait avoir un surnom pour éviter toute confusion. J’applaudis qu’Intel le fasse le plus tôt possible.

Un point clé à noter est que le nouveau nœud Intel 7, qui était auparavant le nœud 10ESF, n’est pas nécessairement une mise à jour de nœud « complète » comme nous le comprenons généralement. Ce nœud est dérivé d’une mise à jour de 10SF et, comme l’indique le diagramme ci-dessus, aura des « optimisations de transistor ». Passer de 10 nm à 10SF, cela signifiait SuperMIM et de nouvelles conceptions de couches minces donnant 1 GHz supplémentaire +, mais les détails exacts de 10SF au nouvel Intel 7 ne sont pas clairs à ce stade. Intel a cependant déclaré que le passage d’Intel 7 à Intel 4 serait un saut de nœud complet régulier, avec Intel 3 utilisant des parties modulaires d’Intel 4 avec de nouvelles bibliothèques hautes performances et des améliorations de silicium pour un autre saut de performances.

Nous avons demandé à Intel si ces nœuds de processus auront des points d’optimisation supplémentaires, et on nous a dit qu’ils le seraient – si l’un d’entre eux sera explicitement produit dépendra des fonctionnalités. Les optimisations individuelles peuvent représenter une performance supplémentaire de 5 à 10% par watt, et on nous a dit que même 10SF (qui garde son nom) a eu plusieurs points d’optimisation supplémentaires qui n’ont pas nécessairement été médiatisés. On ne sait donc pas si ces mises à jour sont commercialisées sous le nom de 7+ ou 7SF ou 4HP, mais comme pour tout processus de fabrication, les mises à jour se produisent pour aider à améliorer les performances/puissance/rendement, elles sont appliquées en supposant que la conception respecte les mêmes règles.

« Intel n’essaie-t-il pas simplement de nous tirer la laine sur les yeux ? »

Non.

Le problème ici est qu’il n’y a pas de nommage de nœud cohérent entre les fonderies. Intel a gardé tout changement de nombre pour des avancées majeures dans sa technologie de fabrication de nœuds, utilisant plutôt +/++ pour signifier des améliorations. Si nous comparons cela à TSMC et Samsung, qui ont tous deux été heureux de donner de nouveaux chiffres aux demi-nœuds.

Par exemple, le 7LPP de Samsung est un nœud majeur, mais 6LPP, 5LPE et 4LPE sont tous des efforts itératifs sur la même conception (sans doute également itératifs de 8LPP), 3GAE étant le prochain saut majeur. Comparez cela à Intel, qui prévoyait de 10 nm à 7 nm à 5 nm comme sauts de nœuds de processus majeurs. Ainsi, alors que Samsung avait prévu un saut et 4 sous-variantes (ou plus), Intel avait deux sauts majeurs. De même, le 10 nm de TSMC était un saut d’un demi-nœud sur 16 nm, tandis que 16 nm à 7 nm était le nœud complet – Intel a fait 14 à 10 à 7 comme nœuds complets.

Intel a tenu bon pendant longtemps et les retards à 10 nm l’ont effectivement blessé de manière multiplicative. Par exemple, si Intel avait étiqueté 14+ comme 13 nm et 14++ comme 12 nm, ce ne serait peut-être pas si grave. Je veux dire, oui, Intel devrait s’attendre à des dommages pour le 10 nm en retard, mais lorsque d’autres fonderies présentaient des étapes plus petites comme des sauts de nombre complet, cela est devenu un cauchemar marketing et médiatique. 14++++ est devenu une blague de l’industrie, et ajouté à la façon dont chaque fois qu’ils parlaient des futurs nœuds de processus, ils devaient citer le processus TSMC équivalent de Samsung, cela devenait un peu trop. Il fallait l’expliquer à chaque fois, à mesure que de nouvelles personnes entrent dans l’industrie.

J’ai fait pression sur Intel pour ajuster son nom pendant un certain temps, et je sais que d’autres pairs l’ont fait aussi. Lorsque nous nous référons à Intel 7 à partir de maintenant, nous pouvons dessiner des équivalents à TSMC 7 nm (même si TSMC expédie 5 nm en volume) sans avoir à expliquer en détail les différences dans un nom simple. Ce n’est pas Intel qui vous cache les yeux ou qui essaie de cacher une mauvaise situation. C’est Intel rattrapant le reste de l’industrie dans la façon dont ces processus sont nommés. Pour ajouter à cela, c’est une bonne chose qu’Intel ne renomme que les futurs nœuds qui n’ont pas encore atteint le marché.

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