Encore plus de détails sur l'Intel 4 !

Après les maints retards du 10 nm ayant entraîné de manière plus ou moins directe le renommage complet du portfolio des lithographies proposées par le géant bleu (où ce 10 nm Enhanced SuperFin a fini par se retrouver comme Intel 7), les regards sont désormais posés sur le 7 nm bleu, désormais répondant au nom d’Intel 4. Avec un facteur 2 annoncé en progression de la densité, ce nouveau node est l’occasion pour les bleus de sortir pour la première fois son matériel de gravure EUV, accusant ainsi un retard d’environ 2 ans sur TSMC, pour qui le N7+ aux EUV a été annoncé en octobre 2019 (pour le début de sa production, réduite aux partenaires pour des puces plus simples que des CPU x86… mais la version bleue est prévue pour 2024). De là à y voir un lien direct entre les retards du 10 nm trop ambitieux pour les DUV utilisé, requérant un grand nombre de raffinements sur les lignes de production (l’Intel 4 nécessitant 30 % de masques de moins que l’Intel 7), il n’y a qu’un pas. Cependant, fort d’un savoir-faire hérité de sa position de leader historique, les bleus devraient sur le papier reprendre la couronne de la lithographie la plus performante avec, justement, cet Intel 4.

Comment ? Hé bien, une sympathique présentation à destination du symposium VLSI annuel d’IEEE nous apporte bon nombre de détails à ce sujet. Dans les grandes lignes, le passage aux EUV permet de diminuer le nombre de patterns à inscrire tout en améliorant la précision des motifs gravés : de quoi gagner en performance en réduisant le coût de fabrication ; mais ce n’est pas vraiment nouveau. Si nous ne revenons pas sur les détails des caractéristiques des transistors, étant donné que celles-ci correspondent exactement aux chiffres officiels précédents ; quelques précisions supplémentaires ont été apportées. D’une part, le facteur 2 de densité correspond à une moyenne : sur des cellules mémoires SRAM, le gain ne sera que d’environ 30 % ; tandis que les bleus ne causent pas du tout de la densité des transistors dédiés à de la logique pure : de quoi rester méfiant, ou — plus simplement — secret professionnel.

Non, ça, c’est (enfin !) terminé !

De plus, les metal layers, couches d’interconnect situées juste au-dessus des transistors, ont également été davantage détaillées. Sur le 10 nm, il s’agissait de cobalt afin de limiter le phénomène d’électromigration, mais des rumeurs courent comme quoi ce métal apportait plus d’ennuis que prévu (d’où les retards ?) ; hé bien pour le 7 nm/Intel 4, les 5 premières couches sont en cuivre enrichi (eCU) en cobalt, là où les 11 suivantes se contentent de cuivre seul. Au passage, la gate des transistors FET est en tungstène, abandonnant également l’alliage cobalt-tungstène précédent. Tant qu’à rester sur les metal layers, Intel a basculé sur un interconnect en grille : comprenez que les vias assurant les liaisons entre couches métalliques ne sont plus disposables de manière arbitraire, mais doivent être placés sur une grille fixe. Si le fondeur n’est pas trop allé dans les détails des compromis, cela devrait améliorer la densité et la stabilité des connexions au détriment de la flexibilité du procédé de gravure.

Au total, l’Intel 4 devrait à lui seul offrir 21,5 % de performances supplémentaires à consommation égale par rapport à l’Intel 7, ou 40 % de consommation en moins à fréquence identique. Cependant, il s’agit de mesures réalisées sur une consommation initiale de 0,65 V : l’état de repos du CPU. Pour des fréquences plus hautes, Intel compte sur des gains plus grands encore, d’autant plus qu’une version spéciale de la lithographie, optimisée pour des tensions plus hautes, devrait encore améliorer la capacité des puces à monter dans les tours. À cela vont se rajouter les améliorations microarchitecturales de Meteor Lake : le segment des CPU devrait se retrouver sacrément chamboulé en 2023 ! (Source : AnandTech)