Před několika dny obeslal Intel novináře tajemnou zprávou, ve které informoval o chystaném představení nové technologie, která bude jednou z nejvýznamnějších pro tento rok a jeden z výrazných milníků pro Intel. Co ale vlastně Intel představil a jaké to má dopady na budoucí čipy napříč všemi segmenty?
Trojrozměrné 22nm Tri-Gate tranzistory již tento rok
Jak jistě víte, takřka všechny procesory, grafické čipy, ale i paměti jsou tvořeny tranzistory. Funkce tranzistoru je zjednodušeně přepínat mezi stavem 0 a 1, což je vyjádřeno stavem, kdy tranzistor vodí nebo izoluje. Tranzistory pracují v rozmezí určitého napětí, což platí pro oba stavy. U obou režimů je ale na tranzistoru napětí, které ho zahřívá a úniky mohou vést i k lokálnímu přehřátí čipu a jeho poškození. Tyto nechtěné stavy jsou také příčinou zvýšené spotřeby, a to jak v klidu, tak i při vytížení.
Vlevo plochý (starší) typ tranzistoru a vpravo 3D Tri-Gate tranzistor od Intelu
Cílem je tak dosáhnout aby elektrická energie při průchodu tranzistorem (stav 1) byla co nejméně omezována s minimálním odporem a při vypnutém stavu aby naopak procházelo co nejmenší množství energie skrze tranzistor. Samozřejmostí je snaha o co nejvyšší výkon, tedy co možná nejrychlejší přepínání mezi jednotlivými stavy.
Nové 3D Tri-Gate tranzistory od Intelu mají vylepšenou konstrukci, která umožní všechny zmíněné cíle v rámci charakteristik zlepšit, a to velmi výrazně. Tyto tranzistory totiž mají menší únik elektrické energie v provozu a zároveň i menší propustnost při vypnutém stavu.
Intel uvádí, že úprava výrobního procesu pro použití této konstrukce tranzistorů je velmi levná, v závěrečném procesu waferů se jedná přibližně o 3% nárůst nákladů, což je méně, než u implementace SOI (+10 % nákladů na výrobu). Ještě tento rok by mělo 22nm technologii podporovat celkem pět továren Intelu (D1C a D1D v Oregonu, Fab 12 a Fab 32 v Arizoně a Fab 28 v Izraeli).
Technologický skok téměř o dvě generace
Intel sice nyní prodává procesory s 32nm technologií, ale na konci tohoto roku se objeví pokročilejší – 22 nm. Ta opět přinese dvojnásobnou hustotu tranzistorů na stejných rozměrech. Sama o sobě přinese tedy nižší spotřebu nebo opět vyšší výkon, či dle nastavení něco mezi tím. Podobný skok lze od menšího výrobního procesu očekávat vždy a o to se Intel a další výrobci snaží už od počátku prvního integrovaného obvodu – zvyšovat počet tranzistorů na jednom kusu křemíku.
Díky 3D Tri-Gate tranzistorům ale dochází ještě k dalšímu snížení spotřeby až o 50 % a výkon se zvedne až o 37 %. Prakticky řečeno, nové procesory od Intelu, které budou vyrobeny 22nm technologií, budou mít vlastnosti (výkon, spotřeba) podobné čipům, které by byly vyrobené 14nm technologií s použitím klasických plochých tranzistorů. Takový pohled je sice teoretický, ale v rámci konkurence naprosto reálný. Žádná jiná společnost a továrna vyrábějící čipy tuto technologií nemá a ani s ní nepočítá nad hranicí 20 nm.
Jak Intel uvedl, 3D Tri-Gate tranzistor není ničím novým a technologie byla vyvinuta ve spolupráci s mnoha dalšími společnostmi během posledních deseti let. Ale zatím žádná společnost nedokázala tyto tranzistory použít v prodejních čipech, které se vyrábí v masovém měřítku. A jak to vypadá, v nejbližších dvou letech se tak ani nestane.
To dává Intelu opravdu velký náskok, který bude tak velký, jako samotné zpoždění implementace této technologie u ostatních výrobců.
Intel se nevzdává a opět udává směr
Intel opět ukázal, že jeho vývojové centrum patří mezi nejpokročilejší na světě. Zatímco konkurence se teprve chystá na 28nm technologii a navíc se „starým“ typem tranzistorů, Intel již takřka uvádí 22nm výrobu a rovnou s modernějšími tranzistory. Svým způsobem tak utekl konkurenci o dvě generace výrobních technologií, což může znamenat nejen velký problém pro AMD, ale především pro ARM, který Intel v oblasti úsporných čipů začal odsunovat na vedlejší kolej.
Vývoj architektury a spojeného výkonu a spotřeby tak předstihl i udávaný systém „Tick-Tock“. V roce 2013 bude navíc představena 14nm technologie (architektura Broadwell a Skylake) a na rok 2015 se už chystá 10 nm (architektura Skymont). Intel uvedl, že 14 nm nebude v případě 3D Tri-Gate tranzistorů žádný problém a dokonce ani 10 nm.
ARM nevlastní žádnou továrnu, o výrobu se starají ostatní společnosti, které si návrh čipů licencují. Ale i když mají z pohledu spotřeby tyto miniaturní a převážně mobilní čipy navrch, Intel to možná díky novým tranzistorů a rychlým přechodům na pokročilejší výrobu dokáže ustát a možná i předehnat.
V oblasti úsporných čipů (nejen Atom, ale i čipy pro mobilní telefony) je pro Intel každá výhoda dobrá a nyní má možná i několikaletý technologický náskok. V oblasti desktopů bude neohrožený i nadále, i přes slabší integrovaný grafický čip. Intel to ale rozhodně nevzdává, což je vidět i u jeho samostatného výkonného grafického čipu.
Ten se sice v případě Larrabee příliš nepovedl, ale Intel potřebuje v superpočítačích a výkonných serverech konkurovat nebezpečně rychle nastupujícímu GPGPU řešení od Nvidie a AMD. S nadcházejícím 22nm procesem tak chystá univerzální výpočetní kartu s výkonem 1 TFLOPS a celkem 32 jádry (až 128 vláken).
Intel v roce 2012 uvede speciální vícejádrový čip, který bude mít velký paralelní výkon pro nasazení v superpočítačích. Dočkáme se i na desktopu a jaká je souvislost s Larrabee?
Křemíková válka architektur a výrobních technologií se tak stala opět trochu živější a bude jistě zajímavé sledovat, jak se vše nakonec vyvine.