El chip Broadwell de 14nm de Intel con ingeniería inversa revela un impresionante diseño de 13 capas de FinFET

Chip Intel Core M / Broadwell-Y

Cuando Intel anunció los detalles en su proceso de 14 nm el año pasado, sorprendió en algunos círculos al afirmar algunas cifras de escala extremadamente agresivas. En pocas palabras, Intel declaró que ofrecería un mejor proceso de 14 nm con características, tamaño de troquel y eficiencia general superiores que cualquier producto competitivo que TSMC, su mayor competidor de fundición, lanzaría en 20 nm. Como era de esperar, esto inició una tormenta de relaciones públicas entre las dos empresas.

Intel declaró que aportaría 14 nm con una escala sustancial en el paso de la aleta del transistor, el paso de la puerta del transistor y el paso de interconexión, con una reducción adicional significativa en la escala de SRAM. Ahora,análisis independiente e ingeniería inversa de Chipworks ha confirmado que Intel sí cumplió sus promesas tecnológicas. El paso de la puerta se ha medido a ~ 70 nm, el paso de la aleta a ~ 42 nm y un diseño de metal de 13 capas más complejo. Intel se había quedado previamente con diseños de nueve capas antes de pasar a 11 para su Bay Trail SoC.

Imagen cortesía de Chipworks

Los transistores FinFET de un chip Broadwell de 14 nm, como se ve desde arriba en la vista en planta. (Crédito de la imagen: Chipworks)

Imagen cortesía de RealWorldTech.

Imagen cortesía de RealWorldTech. A medida que los diseños de chips se encogen, las capas de metal se vuelven más complicadas

Las capas de metal dentro de un chip se utilizan para conectar varias características y áreas del chip. A medida que los chips se han vuelto más pequeños, se vuelve cada vez más difícil enrutar los cables de manera que no eviten el mayor rendimiento de los transistores. La decisión de Intel de pasar a un diseño de 13 capas puede ser en parte responsable de las dificultades de Broadwell; cuantas más capas de metal tenga que conectar, más difícil será diseñar el chip de manera eficiente.

El único error potencial que señala Chipworks es que, si bien Intel afirmó un paso de interconexión de 52 nm, midieron 54 nm, pero también dicen que esto está dentro del margen de error de medición, y que Intel simplemente pudo haber medido desde un punto diferente del dado. También confirman que Intel alcanzó su tamaño objetivo de celda SRAM de 0.058 µm2.

Un chip Broadwell de 14 nm, de lado, que muestra las 13 capas

Un chip Broadwell de 14 nm, de lado, que muestra las 13 capas

Otro disparo de las aletas de los transistores Broadwell FinFET de 14 nm

Otro disparo de las aletas de los transistores Broadwell FinFET de 14 nm

¿Qué significa esto para Broadwell?

Entonces, ¿qué significa el panorama general para el hardware de Intel? Significa que me inclino más a pensar que los problemas del Lenovo Yoga 3 Pro son causadas por decisiones de diseño de Lenovo o por software de administración de energía. Los controladores de nivel de sistema operativo también podrían ser un problema. Alcanzar con precisión sus objetivos de nodo de proceso no necesariamente dice nada sobre el chip subyacente: Broadwell aún podría usar más energía de la proyectada por Intel, por ejemplo, o podría no alcanzar las frecuencias objetivo. Puede afectar a todas estas métricas pero tener problemas con los rendimientos.

Por lo menos, estos datos sugieren que Intel estaba jugando directamente cuando declaró que su tecnología de 14nm sería un gran paso adelante y coincidiría con los objetivos históricos de escalado. Si Intel puede o no negociar esas ventajas para mejorar su estructura de costos y los costos de las obleas sigue siendo una pregunta muy abierta. Con Obleas de 450 mm en espera y EUV aún incierto, el costo más alto en cada nodo adicional aún podría envenenar los intentos de cualquier fabricante de semiconductores de impulsar tecnologías de proceso más bajas; simplemente no está claro cuándo sucederá eso.

Esto es lo que sospecho que significa, estrictamente hablando por mí: Broadwell bien puede empujar hacia abajo en envolventes de poder que competir con productos 'pequeños', pero la experiencia de usuario que obtienen las personas dependerá en gran medida del tipo de elecciones de diseño que haga el OEM. Un Broadwell mal enfriado puede sentirse como un átomo. Un diseño bien refrigerado debería ser bastante más resistente. Sin embargo, en última instancia, Broadwell no infringe las leyes de la física, y las leyes de la física dictan con bastante fuerza que hay un costo de calor por cada grado de cálculo que realiza. En cierto punto, la reducción del 'gran núcleo' de Broadwell y la ampliación del 'pequeño núcleo' de Atom se encontrarán y coincidirán.

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