אינטל חושפת את ההתפתחות הגדולה הבאה בייצור שבביה, אשר אמורה להציג שיפורי ביצועים מלהיבים כמעט בכל היבט ונתון
יום הארכיטקטורה לשנת 2020 של אינטל הגיע – מדובר ביום אותו מקדישה אינטל בעיקר לצד הטכני של מוצריה עם הסברים על הקרביים של טכנולוגיות חדשות, ועל הדרכים להתגבר על האתגרים הטכנולוגיים שבהפיכת מעבדים לחזקים ויעילים יותר משנה לשנה ומדור נתון לדור שאחריו.
לאחרונה הפכנו למודעים לתוכנית מעבר ל-7 ננומטרים באינטל שתחל רק בסוף שנת 2022 או תחילת שנת 2023. משמעות הדבר היא שנכון לעתיד הקרוב, הליך היצור המתקדם ביותר שנמצא בבעלותה ובו היא יכולה לייצר מעבדים הינו תהליך ה-10 ננומטרים, אשר בצפיפות הטרנזיסטורים שלו נמצא בנקודה לא רעה, אם כי מעט מאחורי אותו הליך 7 ננומטרים מפורסם של מפעל TSMC הטאיוואני. אמנם, חשוב לזכור שליטוגפיה ותהליכי יצור הם לא רק "ננומטרים", שכן ישנה מורכבות למבנה הטרנזיסטורים וליכולת החשמלית שלהם.
למה צריך למהר ולפתח ארכיטקטורה מתקדמת?
אחת הסיבות להאצת פיתוח המיקרו מעבדים, ולא רק אצל אינטל היא כמות הגדילה האקספוננציאלית בצריכת דאטא ועיבודו של כלל הציבור. המעבדים שמאחורי השרתים, תחנות העבודה והמחשבים האישיים צריכים להתמודד עם כמויות מוגברות של מידע וחישובים בשנים האחרויות, וכמויות אלה צפויות לגדול עוד ועוד בשנים הבאות ולא לעצור.
בהתאם, נדרשות יצרניות שבבים לבוא עם פתרונות על מנת לעבד, לאחסן ולשלוף את אותו המידע עבור משתמשים, זאת בנוסף לכח עיבוד שצריך להיות מוקדש לאבטחה והצפנה של אותו המידע. כותצאה מדרישת השוק הזאת, מבינות יצרניות השבבים ובניהן אינטל שצריך להמשיך ולהגביר את כח העיבוד ויעילות המעבדים.
על שערים לוגיים ואתגרים חשמליים
בשביל יצור של מעבדים חזקים יותר ויעילים יותר, נדרשים מהנדסי הסיליקון לפתח שיטות בהן אותות יוכלו לעבור בטרנזיסטורים המונחים על מצע הסיליקון במעבד. אם יש טכנולוגיה קיימת שאנו משתמשים בה כיום ועדיין נראה כאילו הביאו אותה מסרט מדע בדיוני, זאת כנראה תהיה טכנולוגיית היצור שבמיקרו מעבדים. בסופו של דבר, אותם מיקרו מעבדים בהם אנחנו משתמשים הם בסך הכל מצע סיליקון עליו הניחו מספר אלמנטים אשר חשמל עובר דרכם. נשמע פשוט, לא?
בפועל מדובר במוליכי חשמל כל כך קטנים, שנדרש מיקרוסקופ חשמלי במכפלת זום אדירה בשביל לראות אותם בגודל בו הם מוצגים בתמונה למעלה. האתגר הגדול שבהנדסת הסיליקון הוא לדאוג שבשטח מסויים יהיה ניתן להניח כמה שיותר טרנזיסטורים, כמה שיותר מוליכים ולעשות זאת מבלי שתהיה זליגת חשמל בין טרנזיסטור אחד לשניה (מה שקרוי זליגה). בכל מספר שנים מצליחים צוותי פיתוח טכנולוגיות היצור במפעלי אינטל להגיע למה שנקרא 'ליטוגרפיה' חדשה, למעשה הליך יצור צפוף יותר וקטן יותר. על צוותי פיתוח הסיליקון עצמו המטלה לגרום לארכיטקטורה שהם מפתחים לעבוד באותו הליך יצור מתקדם אשר הכינו לו במפעל. כך התקדמה אינטל במרוצת השנים אל תהליך מיקרוסקופי יותר ויותר, תוך כדי שהיא מצליחה גם לשפר הצורה והמבנה של אותם טרנזיסטורים לצרכי צפיפות והולכה חשמלית נקיה ונטולת זליגה וכשל ככל האפשר.
כעת, מכריזה אינטל על שיטת יצור חדשה המבוססת על תהליך 10 ננומטרים בוגר. חלק מהשיפורים שבהנדסת אותם שערים לוגיים היא הגדלת המרחק בניהם, דבר המאפשר הגברת זרם חשמלי, כמו גם הנמכת ההתנגדות החשמלית של Via (המונח הטכני להעברת אות בין שכבות בצורה אנכית). בנוסף, ישנו קבל MIM (ר"ת Metal Interface Metal) משופר שתפקידו לשפר את היציבות החשמלית והנמכת התנודות.
השילוב של SuperMIM ושל FinFET משופר הביא אותנו ליצירת שם חדש לאותה טכנולוגיית יצור – 10nm SuperFin. זו הטכנולוגיה שתשרת את אינטל לפחות בשנתיים הקרובות עד אשר תעבור לתהליך יצור מתקדם יותר, וגם לאחר מכן בשלל מוצרים. את ההליך הזה צפויה אינטל להמשיך לשייף, וכבר מכריזה שבעתיד נראה תהליך שיקרא 10nm Enhanced SuperFin, שהרי כל טכנולוגית יצור חדשה יחסית יכולה לעבור מקצה שיפורים.
יצור מעבדים בצורה מודולארית וגמישה
לדרך בה אורזים מעבדים חשיבות גדולה במיוחד בהתקדמות עולם הטכנולוגיה. ב-'אריזה' הכוונה היא צירוף של מספר שבבי סיליקון לכדי יחידת עיבוד תחת גג אחד, וחיבור שלהם ברמת הלוח המודפס. דוגמה למוצר יחסית חדש הבנוי בצורה זאת הוא ה-Kaby Lake G, מדובר במעבד אותו מוצאים ב-NUC 8 של אינטל ומלבד מעבד ראשי מדגם Core i7 8705G ישנה גם ליבה גרפית מסוג Radeon RX Vega ולה הזיכרון שלה בשבב נוסף מסוג HBM. כך, מקבלים במעבד בודד פתרון של שלושה שבבי סיליקון שונים.
באמצעות חיבור של שבבי סיליקון שונים, שיכולים גם להיות בתהליכי יצור שונים ולשרת מטלות שונות, ניתן לבנות מעבדים גמישים ויעילים למדי, כאשר לא מתבזבז סיליקון במפעל במידה ויש פגם מסוים בשבב אחד. זאת, בשונה מאותם מעבדי אינטל שאנחנו מכירים היום אשר עשויים משבב סיליקון בודד. במידה וישנו פגם בסיליקון, כל המעבד יכשל בהליך הצור. כאשר ישנו מעבד העשוי מכמה שבבי סיליקון שונים, קל יהיה להחליף פיסת סיליקון אחת פגומה בתקינה ולהמשיך עם תוכנית היצור לאותו מעבד. לאחרונה השיקה אינטל מעבד בארכיטקטורה גמישה שכזאת הנקראת Lakefield.
שיטת האריזה הטריה Foveros כבר באה לידי ביטוי אצל אינטל עם מוצרי Lakefield אותם אפשר למצוא במספר דגמים של מחשבים ניידים. היעילות החשמלית של מעבדים אלו הינה גבוהה במיוחד הודות לשיטה זאת. אינטל ממשיכה לעבוד על טכנולוגיות אריזה ותקשורת בין-סיליקונית על מנת להמשיך ולשפר את היעילות החשמלית של מעבדי העתיד. אנו עוברים ממצד של חתיכת סיליקון בודדת, אל אחת שכוללת מספר מעבדים המחוברים בפרוטוקול תקשורת יחסית מרוחק, אל מעבדים שכוללים מספר סיליקונים צמודים, ובעתיד צמודים ומחוברים ביעילות גבוהה גם יותר.
את טכנולוגיית ה-10nm SuperFin של אינטל אנחנו זוכים לראות במעבדים חדשים אשר הוכרזו היום – ה-Tiger Lake.
