Advertentie
Tijdens het VLSI Symposium in Japan presenteerde Intel verdere prestatiegegevens over de Intel 18A productie, die in de tweede helft van 2025 in massaproductie zal gaan. Je zou kunnen zeggen dat Intel "all in" gaat met Intel 18A - in ieder geval als het gaat om contractproductie. Onlangs is echter duidelijk geworden dat niet Intel 18A, maar de optimalisatiestap Intel 18A-P en zijn opvolger Intel 14A de grootste hoop zijn, terwijl Intel 18A hoogstens belangrijk is voor Intels eigen producten.
Een jaar geleden presenteerde Intel de details van de productie in Intel 3 en vergeleek deze met Intel 4 en Intel 7, waar voor het eerst EUV-productie werd gebruikt - in ieder geval voor een paar lagen. Samen met de volgende generatie transistors GAA transistors (Gate all around) en de backside power supply (BSPDN, Backside Power Delivery Network) PowerVia, is de productie in Intel 18A naar verluidt de grootste stap die Intel de afgelopen jaren heeft genomen.
In de PPA (Power, Performance, Aera) voor een subblok van een ARM-kern, wat gebruikelijk is in de industrie, presenteert Intel een frequentie/prestatiediagram. Dit toont de bereikte frequenties en het stroomverbruik voor verschillende voltages.
Volgens Intel is het 18A-proces geoptimaliseerd voor HPC-toepassingen en lage voltages. Vergeleken met de productie in Intel 3 ziet Intel een ISO-gestandaardiseerde prestatieverbetering in de buurt van 15%. Afhankelijk van het spanningsbereik is ook een 25% hogere kloksnelheid mogelijk bij dezelfde spanning (1,1 V) of wordt het stroomverbruik met 38% verlaagd bij dezelfde prestaties. Voor ongeveer 0,75 V spreekt Intel van 18% hogere prestaties of 38% lager stroomverbruik.
Naast de verbeteringen door de GAA-transistors en de voeding aan de achterkant via PowerVia, beschrijft Intel optimalisaties in de interconnects aan de voorkant en proces-/ontwerpcoördinaties.
Samen met de nieuwe productie zijn er nieuwe cellen waarin de transistors zich in specifieke structuren bevinden. Zoals altijd zijn er zogenaamde prestatiecellen en cellen met hoge dichtheid, die ongeveer 30% kleiner zijn dan in Intel 3.
| Intel 4 | Intel 3 | Intel 18A | |
| HP celhoogte | 240 nm | 240 nm | 180 nm |
| Hoogte HD-cel | - | 210 nm | 160 nm |
| Poly steek | 50 nm | 50 nm | 50 nm |
| M0/M2 steek | 30/45 nm | 30/42 nm | 32/32 nm |
| Metaallagen vooraan | 14 tot 21 | 12 tot 19 | 11 tot 16 |
| Achterste metaallagen | 0 | 0 | 3 |
| Geïntegreerde MIM | Ja | Ja | Ja |
| Bovenste metaallagen | 2 | 2 | 3 (achterkant) |
Vanwege de stroomvoorziening aan de achterkant hebben de cellen die in Intel 18A worden geproduceerd metaallagen aan de achterkant. Hierdoor kan Intel bijvoorbeeld de afstand in de bovenste metaallaag (M0) versoepelen van 30 naar 32 µm. Dit maakt de productie natuurlijk iets gemakkelijker en is minder gevoelig voor fouten. Dit is een van de belangrijkste argumenten voor een voeding aan de achterkant.
Nieuwe structuur van de metaallagen
Door de voeding aan de achterkant is er een compleet nieuwe structuur in de metaalstapel. We zullen dit nu vergelijken en de prestatievariant van Intel 3 met 21 metaallagen en Intel 18A met 22 metaallagen gebruiken. Er zijn drie varianten voor Intel 18A: Een kostengeoptimaliseerde variant met 17 metaallagen, een gebalanceerde variant met 21 metaallagen en een prestatievariant met 22 metaallagen.
| Laag | Spoed in Intel 7 | Spoed in Intel 4 | Steek in Intel 3 (21ML) | Steek in Intel 18A (22ML) |
| Contactpoort | 54 nm | 50 nm | 50 nm | |
| M0 | 40 nm | 30 nm | 30 nm | 32 nm |
| M1 | 36 nm | 50 nm | 50 nm | 50 nm |
| M2 | 44 nm | 45 nm | 42 nm | 32 nm |
| M3 | 52 nm | 50 nm | 50 nm | 40 nm |
| M4 | 52 nm | 45 nm | 42 nm | 40 nm |
| M5 | 84 nm | 60 nm | 60 nm | 80 nm |
| M6 | 84 nm | 60 nm | 60 nm | 80 nm |
| M7 | 84 nm | 84 nm | 84 nm | 80 nm |
| M8 | 112 nm | 84 nm | 84 nm | 80 nm |
| M9 | 112 nm | 98 nm | 84 nm | 80 nm |
| M10 | 160 nm | 98 nm | 84 nm | 80 nm |
| M11 | 160 nm | 130 nm | 98 nm | 120 nm |
| M12 | 160 nm | 130 nm | 98 nm | 120 nm |
| M13 | 160 nm | 160 nm | 130 nm | 160 nm |
| M14 | 400 nm | 160 nm | 130 nm | 160 nm |
| M15 | - | 280 nm | 160 nm | 280 nm |
| M16 | - | - | 160 nm | - |
| M17 | - | - | 280 nm | - |
| M18 | - | - | 280 nm | - |
| (G)M0 | 1 080 nm | 1 080 nm | 1,080 nm | - |
| (G)M1 | 11 µm | 4 µm | 4 µm | - |
| PowerVia | - | - | - | 160 nm |
| BM0 | - | - | - | 160 nm |
| BM1 | - | - | - | 300 nm |
| BM2 | - | - | - | 480 nm |
| BM3 | - | - | - | 1.080 nm |
| BM4 | - | - | - | 1,080 nm |
| BM5 | 4 µm |
Terwijl de M0 metaallaag meer ontspannen kan worden gemaakt, is de afstand in lagen M1 tot M10 smaller, maar wordt meer ontspannen in M11 tot M15. De voeding aan de achterkant wordt pas vanaf Intel 18A gebruikt. Daarom zien we hier alleen de afstanden voor de PowerVia en de achterste lagen BM0 tot BM5.
Volgens Intel wordt EUV-belichting gebruikt voor de metaallagen M0 tot M4. Dit vermindert het aantal benodigde maskers met 44%, wat resulteert in aanzienlijk minder productiestappen.
Eerste gebruik in zuinige chips
Het eerste gebruik van Intel 18A is gepland voor de Panther Lake rekenchiplet. De aankomende "Xeon 7" generatie, puur met efficiency cores onder de naam Clearwater Forest, zal ook in Intel 18A gemaakt worden. Het is niet bekend wanneer de focus zal verschuiven naar "high-performance producten" zoals desktop processoren.