英特爾PowerVia背面供電技術(shù)將提升6%運(yùn)算頻率
8月7日消息,處理器大廠英特爾日前介紹了其PowerVia背面供電技術(shù),并指出Intel 20A將是旗下首個(gè)采用PowerVia背面供電技術(shù)及RibbonFET全環(huán)繞柵極晶體管技術(shù)的節(jié)點(diǎn)制程,預(yù)計(jì)將于2024年上半年達(dá)到生產(chǎn)準(zhǔn)備就緒的階段,將應(yīng)用于未來量產(chǎn)消費(fèi)性的ARL處理器平臺(tái),而目前正在晶圓廠啟動(dòng)First Stepping的前期階段。
英特爾指出,接下來的Intel 18A也正在進(jìn)行內(nèi)部和外部測試,有望在2024年下半年達(dá)成生產(chǎn)準(zhǔn)備就緒。目前,Arm已經(jīng)和英特爾代工服務(wù)(IFS)簽署了有關(guān)多世代的先進(jìn)系統(tǒng)芯片設(shè)計(jì)的協(xié)議,使芯片設(shè)計(jì)公司能夠利用Intel 18A級(jí)點(diǎn)制程開發(fā)低功耗計(jì)算系統(tǒng)級(jí)芯片(SoC)。
值得注意的是,不久前,英特爾就已經(jīng)宣布,將采用Intel 18A制程為瑞典電信設(shè)備商愛立信打造定制化5G系統(tǒng)級(jí)芯片。
說到英特爾開發(fā)PowerVia背面供電技術(shù)的背景,就不得不從芯片的發(fā)展來談起。因?yàn)橐恢币詠恚酒际窍衽_一樣由下而上,層層制造的。芯片制造從最小的元件晶體管開始,然后逐步建立越來越小的線路層,用于連接晶體管和芯片的各個(gè)部分。這些線路被稱為互連線,當(dāng)中還包括給芯片供電的電源線。芯片完成后,把它翻轉(zhuǎn)并封裝起來。封裝提供了與外部的接口,然后真正成為一個(gè)商用化的系統(tǒng)級(jí)芯片。
然而,這種方法遇到了各種問題。隨著晶體管越來越小,密度越來越高,互連線和電源線共存的線路層變成了一個(gè)越來越混亂的網(wǎng)絡(luò),成為提升芯片整體性能的障礙。對(duì)此,曾參與開發(fā)PowerVia技術(shù)的英特爾技術(shù)開發(fā)副總裁Ben Sell就表示,這個(gè)問題之前不受重視,但現(xiàn)在產(chǎn)生了巨大的影響。原因是芯片中的功率和信號(hào)會(huì)衰減,需要變通的辦法。
對(duì)此,英特爾和領(lǐng)先的芯片制造商都在努力研究背面供電技術(shù),尋找將電源線遷移到芯片背面的方法,進(jìn)一步使得芯片正面只需要專注于建晶體與元器件的互連。所以,在2023年VLSI研討會(huì)上,英特爾展示了制造和測試其背面供電解決方案PowerVia的過程,并公布已經(jīng)有良好性能的測試結(jié)果。
Ben Sell指出,告別披薩式的制造方式,芯片制造第一次關(guān)系到上下兩個(gè)面。上面與過去芯片生產(chǎn)一樣,而下面是PowerVia背面供電技術(shù)應(yīng)用空間。首先在上面制造晶體管,然后添加互連層。但是,接下來就是一個(gè)有趣的階段,那就是翻轉(zhuǎn)晶圓并進(jìn)行打磨,露出上面連接電源線的底層。這時(shí),打磨后,讓原本厚度以微米計(jì)算的芯片底層,留下了非常直接的路徑給PowerVia背面供電技術(shù)來使用。
Ben Sell證實(shí),這種方法的好處是多方面的,超過了新制程技術(shù)更高的復(fù)雜性所帶來的不利影響。例如,電源線可能占據(jù)芯片上面空間的20%。因此,隨著這些電源線的消失,互連層可以寬松一些。而為了證明這種方法,英特爾團(tuán)隊(duì)制作了稱為Blue Sky Creek的測試芯片,該芯片采用英特爾即將推出的PC處理器Meteor Lake中的P-Core性能核心,其測試芯片證明PowerVia解決了披薩式舊方法造成的問題。也就是電源線和互連線可以分離開來,并做得線徑更大,以同時(shí)改善供電和信號(hào)傳輸。
這結(jié)果對(duì)普通電腦用戶來說,代表著降低能效和提高速度。在降低功耗的情況下能更快的完成工作,再次延續(xù)摩爾定律的發(fā)展。Ben Sell強(qiáng)調(diào),使用PowerVia技術(shù)的英特爾性能核心達(dá)到了6%的頻率提升和超過90%的標(biāo)準(zhǔn)單元利用率。這樣的結(jié)果對(duì)于僅僅是將電源線遷移來說,這是龐大的頻率提升。
目前,測試芯片是采用第一層和最底層晶體管。未來,在許多晶體管被夾在芯片中間的情況下,還有許多新技術(shù)都必須再重新開發(fā)。另外,為了PowerVia背后供電技術(shù)的開發(fā),英特爾采用了前一代Intel 4節(jié)點(diǎn)制程,應(yīng)用經(jīng)過充分驗(yàn)證的晶體管,并采用了為Intel 20A規(guī)劃的電源和互連設(shè)計(jì),以準(zhǔn)備在Intel 20A制程技術(shù)量產(chǎn)時(shí)使用。
編輯:芯智訊-林子
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