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Intel cambia su lenguaje de fabricación y se pasa a los ángstroms

La tecnológica, que aspira a volver a ser líder de la industria de semiconductores en 2025, desvela cómo está transformando por completo la forma en que se han definido, discutido y evaluado las generaciones de sus microprocesadores, lo que allana el camino para que los chips se midan en ángstroms en vez de en nanómetros.

Ann Kelleher, senior vice president and general manager of Technology Development
Ann Kelleher, vicepresidenta senior y directora general de desarrollo tecnológico en Intel.

Intel está reescribiendo la terminología asociada a su tecnología de procesos, según aseguraron ayer directivos de la compañía en el evento Accelerated, organizado por la empresa. A partir de ahora, la tecnología de 10nm "enhanced SuperFIN" de Intel se llamará "Intel 7", lo que la sitúa mentalmente en el mismo nivel que la misma tecnología de proceso de 7nm que utiliza AMD para sus chips Ryzen. En realidad Intel ya comentó que haría este cambio el pasado mes de marzo, pero ahora lo comunica de forma oficial.

El movimiento supone un ejercicio de marca, pero alberga razones técnicas detrás. Durante años, una de las formas en que los gigantes de los chips, como Intel y AMD, han definido la evolución de sus productos ha sido a través de nodos o generaciones de procesos: primero en términos de micras, luego de nanómetros, como el proceso de 14nm que Intel ha luchado por superar. Pero lo que define un proceso de 7nm se ha vuelto cada vez más abstracto, hasta el punto de que algunos fabricantes, como Intel, argumentan que el término ha perdido su significado. En su lugar, Intel distinguirá los nodos de proceso por una nueva métrica: el rendimiento por vatio.

El anuncio realizado por el gigante de chips ayer incluye tres componentes importantes. En primer lugar, Intel abandona la forma tradicional de definir los nuevos nodos de proceso, cambiando la forma de referirse a sus productos. En segundo lugar, el anuncio marca el fin de la era de los nanómetros, y se adelanta a la definición de los chips basada en los ángstroms. Por último, Intel se atreve a afirmar que recuperará el liderazgo en fabricación para 2025.

 

 

El nuevo lenguaje de la fabricación de chips de Intel

Las tecnologías de fabricación de Intel se conocerán a partir de ahora como Intel 7, Intel 4, Intel 3 y, a continuación, Intel 20A. Se definirán principalmente por la mejora del rendimiento por vatio con respecto a la generación anterior. Un portavoz de Intel añadió que también experimentarán una "mejora de área como parámetro técnico clave", pero señaló que la empresa no proporcionaría esas cifras.

Tradicionalmente, lo que llamamos "nodo de proceso" o "tecnología de proceso" era solo la longitud de la entrada de un transistor individual, el bloque de construcción de los circuitos integrados. A medida que la fabricación de semiconductores mejoraba, el tamaño de las puertas individuales se reducía. Eso permitió la ley de Moore: el axioma de que el número de transistores en un área fija de un chip se duplica cada 18 o 24 meses. Pero, como señaló ExtremeTech en un artículo de 2019, la última vez que la longitud de las puertas coincidió con el nodo de proceso fue en 1997. En cambio, con el tiempo, los fabricantes de chips comenzaron a reemplazar las longitudes de puerta "reales" con "equivalentes", ya que las formas de comparar los procesos de fabricación se volvieron cada vez más complejas, involucrando tamaños de celdas SRAM, ancho de solapas, paso mínimo de metal y más. Sin embargo, ninguno de estos factores se utiliza en la jerga habitual.

Ahora, sin embargo, éste será el lenguaje que utilizará Intel para hablar de los nuevos nodos de proceso:

La tecnología SuperFIN de 10 nm de Intel se denominará simplemente así. Pero la tecnología "SuperFIN mejorada" utilizada en el próximo chip Alder Lake se llamará ahora Intel 7, y se definirá como un 10 a 15% más eficiente en rendimiento por vatio. Sanjay Natarajan, vicepresidente senior y codirector general de desarrollo de tecnología lógica de Intel, dijo que la relación no es totalmente uniforme: a una potencia fija, el rendimiento de Intel 7 aumentará entre un 10 y un 15%, como era de esperar. Pero a un rendimiento fijo, Intel puede reducir la potencia en más que eso, apuntó.

He aquí cada nuevo nodo de proceso, junto con un procesador representativo y el calendario previsto:

Intel 10nm SuperFIN: en producción. Ejemplo: El "Tiger Lake" de 11ª generación de Intel.

Intel 7 (Intel 10nm Enhanced SuperFIN): en producción, con un 10-15% más de rendimiento/vatio que la generación anterior. Ejemplo: Alder Lake.

Intel 4 (Intel 7nm): en el segundo trimestre de 2021, con un 20% más de rendimiento/vatio que la generación anterior. Ejemplo: Meteor Lake, Grand Rapids (Xeon).

Intel 3: 2S 2023, con un 18% más de rendimiento/vatio que la generación anterior. Ejemplo: aún no se ha anunciado.

Intel 20A: 1S 2024. No hay más detalles por el momento

Intel 18A: 2025. No hay más detalles en este momento

Según Ann Kelleher, vicepresidenta senior y codirectora general de desarrollo de tecnología lógica de Intel, los cambios de Intel responden a "los comentarios que hemos recibido a lo largo de los años", y este nuevo marco se está estableciendo "para que sea claro, coherente y significativo"-

Recordemos que en marzo, el nuevo director ejecutivo de Intel, Pat Gelsinger, anunció IDM 2.0: una estrategia para mejorar la competitividad de Intel invirtiendo en nuevas plantas, en una mejor tecnología de fabricación y en un negocio de fundición completamente nuevo que fabricará chips para otras empresas, incluyendo la integración de las CPU de Intel. Es de esperar que Intel proporcione a estos clientes los detalles técnicos que está evitando públicamente.

Tras el evento Intel Accelerated, también tenemos los nombres de dos de los clientes de fundición de Intel: Amazon AWS y Qualcomm. Este último es un poco sorprendente, ya que Qualcomm e Intel han sido rivales en el espacio 5G. 

 

Pat Gelsinger, CEO de Intel.

 

Qué son los ángstroms

Los ángstroms son simplemente la siguiente unidad de medida en los semiconductores, desde las micras hasta los nanómetros y los ángstroms: un ángstrom es 0,1 nm. Aunque Intel no mide nada en ángstroms, utiliza este término para destacar su próxima generación de fabricación.

A medida que Intel sigue avanzando en su hoja de ruta, tiene previsto aumentar el uso de la litografía EUV (ultravioleta extrema), una técnica de fabricación que se ha hecho necesaria a medida que la litografía más convencional pierde fuelle. El problema es el siguiente: los detalles de los semiconductores se han vuelto demasiado pequeños en comparación con las longitudes de onda de la luz láser que los esculpe. Los fabricantes de chips han encontrado formas de "engañar" mediante técnicas de modelado, pero el proceso se ha vuelto demasiado complejo para continuar con él.

Sin embargo, la EUV tiene sus propios retos. Por un lado, el proceso requerirá probablemente más energía que la litografía tradicional. Pero la EUV también requiere un vacío, porque la radiación EUV es absorbida por la materia sólida de todo tipo. Los denominados efectos estocásticos aleatorios, que pueden causar errores de fabricación, también han sido un desafío en la fabricación con EUV. Intel ha conseguido sortear este problema con innovaciones como sus chips Core de la serie "F", en los que los errores que pueden acabar con sus GPU integradas se venden con esas GPU apagadas. 

La tecnología EUV será necesaria para pasar a la generación ángstrom, pero habrá que plantearse los costes de fabricación de Intel (y los precios de los chips) en los próximos años. Si lo comparamos con la actual escasez de chips, hay motivos para que los clientes de PC sientan un poco de inquietud, sobre todo porque Intel ya ha advertido de la escasez de chips.

 

 

Un nuevo transistor de Intel: RibbonFET

Según Intel, esta nueva generación irá acompañada de innovaciones en la fabricación y el empaquetado de los transistores, incluyendo su primer rediseño de transistores desde que anunció su tecnología FinFET apilada en 2011. 

En este caso, Intel está haciendo dos cambios más: trasladar las vías de alimentación, o transportes, de la parte superior a la inferior del chip; y pasar a un diseño de (Gate All Around o GAA) o RibbonFET. La tecnología PowerVia, como se conoce, mejorará la eficiencia energética, según Natarajan. El diseño GAA crea esencialmente nanocables a través del chip (Lam Research explica un poco más sobre GAA). Tanto la tecnología PowerVia como RibbonFET formarán parte de Intel 20A, en 2024.

Lo que hace GAA es ampliar el diseño del chip de dos a tres dimensiones. Esa ha sido la dirección en el empaquetado, también. Intel anunció el Embedded Multi-die Interconnect Bridge, o EMIB, en 2017. Eso permitió que las CPU de Intel se construyeran a partir de diferentes troqueles de procesador dentro del mismo chip. La tecnología Foveros permitía apilar esas diferentes matrices verticalmente. Eso evolucionó en el lento y prototípico chip Lakefield, que forma parte del Samsung Galaxy Book S. Pero se espera que Intel también utilice las dos tecnologías dentro de los próximos chips Alder Lake y Meteor Lake.

Lo que Intel denomina Foveros Omni irá más allá. Foveros Omni tomará lo que se llama la parte de "desagregación de la matriz" de Foveros y la extenderá verticalmente; básicamente, dará a Intel más herramientas para mezclar y combinar núcleos de rendimiento y núcleos de bajo consumo dentro del mismo chip. Una segunda técnica, denominada Foveros Direct, añadirá la unión directa de cobre con cobre para mejorar aún más la resistencia eléctrica y, por tanto, el rendimiento.

Será en 2024, con el proceso Intel 20A, cuando todo esto dé sus frutos, aseguran desde la compañía. Para el año siguiente, en 2025, sus responsables creen que Intel volverá a liderar la industria de la fabricación. "Ya estamos trabajando en el 18A, del que no voy a entrar en detalles", en palabras de Natarajama. "El plazo en el que creemos que estaremos en una posición de liderazgo tecnológico es en 2025, con nuestra tecnología 18A".

 


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