英特爾在IEDM 2022上公布了最新的突破性研究，為未來芯片設(shè)計(jì)奠定了基礎(chǔ)

1月11日早間消息，據(jù)報(bào)道，英特爾公司發(fā)布了采用了新設(shè)計(jì)的服務(wù)器芯片，這是該公司重新控制服務(wù)器之一計(jì)算機(jī)領(lǐng)域最有利可圖的市場(chǎng)之一的關(guān)鍵。

當(dāng)?shù)貢r(shí)間周二，英特爾表示，基于新的Sapphire Rapids設(shè)計(jì)的至強(qiáng)(Xeon)處理器已經(jīng)在Alphabet旗下的谷歌和亞馬遜公司的AWS運(yùn)營(yíng)的云計(jì)算系統(tǒng)中投入使用，此外它還將在惠普企業(yè)公司和戴爾技術(shù)公司提供的服務(wù)器中使用。

對(duì)于英特爾這個(gè)全球最大的計(jì)算機(jī)處理器制造商來說，新產(chǎn)品為其帶來了一個(gè)遏制市場(chǎng)份額損失的機(jī)會(huì)，并證明它已恢復(fù)自己的能力，可以提供作為互聯(lián)網(wǎng)和企業(yè)網(wǎng)絡(luò)骨干的服務(wù)器所需的有競(jìng)爭(zhēng)力的芯片。英特爾數(shù)據(jù)中心和人工智能部門負(fù)責(zé)人桑德拉·里維拉(Sandra Rivera)表示， Sapphire Rapids的首次亮相是該公司重建信心的第一步，即英特爾將再次引領(lǐng)計(jì)算機(jī)行業(yè)向前發(fā)展。

里維拉在接受采訪的時(shí)候表示：“在經(jīng)歷了幾次失誤之后，我們一直在努力重新獲得客戶的信任，以證明我們的工作正在改善，正在重新獲得卓越的執(zhí)行力。”

隨著行業(yè)的爆發(fā)，英特爾的數(shù)據(jù)中心業(yè)務(wù)一直在徘徊不前。該公司的至強(qiáng)系列芯片曾經(jīng)占據(jù)了99%以上的市場(chǎng)份額，這些芯片需要對(duì)智能手機(jī)和互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)生的越來越多的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和理解。然而在過去一段時(shí)間內(nèi)，英特爾的競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手AMD和該公司的一些最大客戶的本土化努力已經(jīng)蠶食了該公司在服務(wù)器領(lǐng)域的主導(dǎo)地位。由于生產(chǎn)技術(shù)和向市場(chǎng)推出新芯片方面的延誤，該公司的能力已被削弱。Sapphire Rapids是英特爾在2019年首次宣布的產(chǎn)品，其上市時(shí)間至少已被推遲了兩次。

近日，英特爾在IEDM 2022上公布了最新的突破性研究，為未來芯片設(shè)計(jì)奠定了基礎(chǔ)。其目標(biāo)是將封裝技術(shù)密度提高10倍，使用僅3個(gè)原子厚的新材料來推進(jìn)晶體管縮放，在未來10年內(nèi)實(shí)現(xiàn)萬(wàn)億級(jí)晶體管芯片設(shè)計(jì)。

此次英特爾研究人員展示了用于晶體管的新型2D材料、將小芯片和單芯片處理器之間的性能和功耗差距縮小到幾乎難以察覺的新型3D封裝技術(shù)、以及可垂直堆疊在晶體管之上的全新內(nèi)存等。

英特爾副總裁兼設(shè)計(jì)支持總經(jīng)理Gary Patton表示：

“自晶體管發(fā)明以來的75年里，推動(dòng)摩爾定律的創(chuàng)新繼續(xù)滿足世界對(duì)計(jì)算的指數(shù)級(jí)增長(zhǎng)需求。在IEDM 2022上，英特爾展示了突破當(dāng)前和未來障礙、滿足這一永不滿足的需求以及在未來幾年保持摩爾定律活力所需的前瞻性和具體研究進(jìn)展。”

英特爾表示，基于hybrid bonding的下一代3D封裝技術(shù)可以將集成密度提高10倍，同時(shí)間距縮小到3微米，使得多芯片互聯(lián)可媲美目前的單芯片設(shè)計(jì);使用僅3個(gè)原子厚的2D新材料，在常溫下以低漏電流實(shí)現(xiàn)了雙柵結(jié)構(gòu)上晶體管近乎理想的開關(guān)，同時(shí)可在單芯片上裝入更多的晶體管，進(jìn)一步為高性能和可擴(kuò)展的晶體管通道鋪平了道路;可垂直堆疊在晶體管之上的全新內(nèi)存及堆疊鐵電電容，性能媲美傳統(tǒng)鐵電溝道電容，可用于在邏輯芯片上打造FeRAM。

英特爾向今年的國(guó)際電子器件會(huì)議(IEDM)提交了幾篇研究論文，強(qiáng)調(diào)了他們追求新的2D晶體管材料和3D封裝解決方案的計(jì)劃。這些新信息支持了首席執(zhí)行官Pat Gelsinger之前關(guān)于英特爾即將進(jìn)行的微架構(gòu)設(shè)計(jì)創(chuàng)新的聲明。據(jù)英特爾的Gary Patton稱，新的進(jìn)展將在可預(yù)見的未來保持摩爾定律的活力。

今年早些時(shí)候，NVIDIA的黃仁勛在4000系列發(fā)布會(huì)的問答環(huán)節(jié)中再次宣布摩爾定律已死。這一預(yù)測(cè)與他在2017年北京GPU技術(shù)大會(huì)上的類似聲明相呼應(yīng)。

該公司提交的2023年IEDM研究報(bào)告強(qiáng)調(diào)了幾種工藝、材料和技術(shù)，可以幫助這家半導(dǎo)體巨頭支持他們之前關(guān)于到2030年交付基于芯片的萬(wàn)億晶體管處理器。

英特爾的新晶體管和封裝技術(shù)研究主要集中在推進(jìn)CPU的性能和效率，縮小傳統(tǒng)單片處理器和基于芯片的新設(shè)計(jì)之間的距離。提交的材料中提出的一些概念包括：大大減少小芯片之間的間隙以提高性能，即使在失去電源后也能保持其狀態(tài)的非易失性晶體管，以及新的可堆疊存儲(chǔ)器解決方案。

在IEDM會(huì)議上，英特爾分享了它的工藝技術(shù)路線圖和它對(duì)未來三到四年內(nèi)將出現(xiàn)的芯片設(shè)計(jì)的設(shè)想。正如預(yù)期的那樣，英特爾的下一代制造工藝--英特爾4和英特爾3--有望在2023年和2024年分別用于大批量制造(HVM)。此外，該公司的20A和18A生產(chǎn)節(jié)點(diǎn)將在2024年為HVM做好準(zhǔn)備，這意味著18A將提前上市，IEEE Spectrum發(fā)布的一張幻燈片表明。

明年，英特爾將發(fā)布代號(hào)為Meteor Lake CPU的第14代酷睿，這是其首個(gè)采用多芯片(或多瓦)設(shè)計(jì)的大眾市場(chǎng)客戶處理器，每個(gè)芯片組都將使用不同的工藝技術(shù)制造。英特爾的Meteor Lake產(chǎn)品將包括四塊芯片：使用英特爾4號(hào)工藝技術(shù)(又稱7納米EUV)制造的計(jì)算芯片(CPU內(nèi)核)、臺(tái)積電可能使用其N3或N5節(jié)點(diǎn)生產(chǎn)的圖形芯片、SoC芯片和I/O芯片。此外，這些瓦片將使用英特爾的Foveros 3D技術(shù)進(jìn)行互連。

Meteor Lake的計(jì)算瓦片可以說是軟件包中最令人興奮的部分，因?yàn)樗鼘⒃谟⑻貭?(以前稱為7納米)上制造，這是該公司第一個(gè)將使用極紫外(EUV)光刻的生產(chǎn)節(jié)點(diǎn)。據(jù)英特爾稱，這種制造工藝已經(jīng)準(zhǔn)備好進(jìn)行大規(guī)模生產(chǎn)，盡管它將在幾個(gè)月后才被部署到Meteor Lake的計(jì)算芯片的HVM上?？紤]到英特爾在2021年10月對(duì)該計(jì)算芯片進(jìn)行了供電，該節(jié)點(diǎn)到現(xiàn)在已經(jīng)準(zhǔn)備好進(jìn)行生產(chǎn)，這并不令人驚訝。有點(diǎn)出乎意料的是，英特爾沒有確認(rèn)這種工藝技術(shù)是用來制造Ponte Vecchio的Xe-HPC計(jì)算GPU瓦片的，正如兩年前種植的那樣。

英特爾將在臺(tái)積電近四年后開始使用EUV，臺(tái)積電在2019年第二季度開始在其N7+節(jié)點(diǎn)上生產(chǎn)芯片。英特爾需要確保其4納米級(jí)節(jié)點(diǎn)的性能達(dá)到預(yù)期，并提供良好的產(chǎn)量，因?yàn)檫@將是該公司相當(dāng)不幸的10納米工藝系列之后的第一個(gè)節(jié)點(diǎn)，該工藝在其生命周期的早期沒有達(dá)到預(yù)期的性能，其成本高于該公司幾年前的期望。