Intel va a lanzar en los próximos meses los procesadores Raptor Lake que usarán un nodo de 7 nm mejorado, pero mucho más interesantes serán los Meteor Lake que llegarán el próximo año. Utilizarán el nodo de 4 nm de la compañía además de un sistema de producción de chíplets que convertirá a los Meteor Lake en procesadores complejos y muy avanzados. Ahora la compañía ha dado los primeros detalles de su nodo de 4 nm, siendo más realista que las últimas veces que ha mostrado un nodo nuevo.
El paso del los 7 nm a los 4 nm va a suponer el doble de densidad de transistores, que por el salto que es parece razonable. Previamente la compañía ha intentado ir siempre mucho más allá en la densidad, pero le ha supuesto continuos retrasos. En el cambio a los 10 nm intentó ir a casi el triple de densidad frente a los 14 nm, y el resto es historia.
Este proceso también permitirá reducir un 40 % el consumo a misma frecuencia o permitirá aumentar un 21.5 % la frecuencia a mismo consumo que sus equivalentes a 7 nm. La parte de la reducción de consumo es en la que se centrará en los procesadores que vayan a portátiles generalistas y ultraportátiles, mientras que se centrará en las frecuencias para los Meteor Lake de sobremesa y para portátiles de alto rendimiento.
La compañía ha mostrado uno de los chíplets de los cuatro que componen los Meteor Lake. Específicamente, el de la CPU, con una planta de chip que muestra claramente los seis núcleos P (potencia) y los dos clústeres de cuatro núcleos E (eficiencia). Los otros tres chíplets serán los de la GPU, sistema de entrada/salida y el del sistema en chip —gestión de conexiones USB, Thunderbolt, wifi, etc.—. El chíplet de CPU usará el nodo de 4 nm de Intel, pero el de GPU usará el de 3 nm de TSMC.
Toda la información procede de un simposio del IEEE sobre integración a escala muy grande (VLSI), donde también ha entrado a detallar mucho más las opciones de diseño de chips con el proceso de 4 nm. Intel hará uso de versiones avanzadas de encapsulamiento tanto de EMIB como de Foveros.
Los chips se producirán también haciendo un uso extensivo de la maquinaria de luz ultravioleta extrema (UVE) que suele usarse principalmente para reducir el número de pasos a dar para producir una oblea. Con ello se puede intuir que Intel podrá reducir en unos días la producción de una oblea de este chíplet de CPU para los Meteor Lake, lo cual llevará a un importante aumento de volumen de producción.
No todos los pasos son susceptibles de usar luz UVE, por lo que al final habla de que el número total de máscaras se reducirá un 20 % frente al proceso de 7 nm, teniendo en cuenta que sin usar luz UVE aumentarían en torno a un 10 %. Reducirá en número de pasos totales en la producción en un 5 %. Con luz ultravioleta profunda se necesitan varios fotolitos por capa, y cada fotolito es un patrón a transferir a la oblea, por lo que se habla de ello como una técnica de patrón múltiple. Con la luz UVE se puede crear un único fotolito con todo el patrón, ya que la potencia de estos escáneres permite transferir patrones más pequeños y con mayor precisión, lo cual a la postre reduce los defectos en la producción.
A la hora de diseñar los chips, Intel ha creado un sistema óptimo para cualquier propósito. No habrá bibliotecas de estructuras de alta densidad para por ejemplo procesadores de ultraportátiles y luego otros de alto rendimiento y menor densidad para los procesadores de alto rendimiento. Por lo mismo, las bibliotecas de estructuras serán las mismas incluso para la computación de alto rendimiento ya que permitirá operar con muy bajo voltaje, inferior a 0.65 voltios, o a muy alto voltaje, por encima de 1.3 voltios.
En el propio proceso de producción hay cambios a varios niveles para conseguir un avance significativo en este proceso de 4 nm. Por ejemplo, se modifica el tipo de cobre utilizado en las interconexiones para reducir la resistencia y mejorar el paso eléctrico. Su uso centrará sobre todo en las capas metálicas de más bajo nivel, que son las que se usan para interconectar los principales transistores del chip. Intel indica que estos Meteor Lake usarán dieciocho capas metálicas en lugar de las diecisiete del de 7 nm.
A esto hay que sumarle cambios en las propias estructuras de los transistores, como una nueva generación de contacto de puerta activa (COAG), para conseguir la densidad indicada, además de eliminar las puertas de relleno de los transistores usadas durante la deposición pero que solían dejarse. De hecho, según la estimación que se puede hacer por los datos que ha dado Intel, se puede presuponer que se pasará de los 80 millones de transistores por milímetro cuadrados a los 160 millones, lo cual sería un gran avance para la compañía.
Vía: Tom's Hardware.
