14Nm broadwell, 20nm exynos laten zien dat de wet van Moore springlevend is

De wet van Moore is terug. Of misschien eindigde het niet echt, nam het gewoon een kleine vakantie.

Er is bezorgdheid dat de wet van Moore - waarin staat dat het aantal transistors per chip om de twee jaar zal verdubbelen - vertraagt, omdat de overgang van Intel naar een 14nm-proces langer heeft geduurd dan verwacht, en de meer algemene gieterijen voor het maken van chips later zijn dan gebruikelijk bij het afleveren van hun volgende proces. Maar voor mij is het grote voordeel van Intel's Broadwell-aankondiging vorige week, evenals de minder geprezen opmerkingen van Samsung dat het een 20nm-applicatieprocessor verscheepte in zijn nieuwste smartphone, dat het schalen van chips lijkt door te gaan, ondanks enkele vertragingen.

De aankondiging van Broadwell was een beetje laat. Oorspronkelijk was Intel van plan om eind 2013 chips te hebben verzonden en inmiddels een volledige lijn van 14nm notebookproducten. Maar Intel gaf vorige week veel details waaruit bleek dat het veel vooruitgang heeft geboekt op 14nm, waarbij de specificaties er beter uitzagen dan velen hadden verwacht.

Zoals aangekondigd op de Computex-show in juni, zal Intel's eerste 14nm-chip Broadwell-Y zijn, met de Y-status voor de versie met de laagste power van de chip, en verkocht onder de naam Core M. Deze chip was de focus van vorige week aankondiging, die veel specificaties over de chip en het 14nm-proces van Intel bevat, inclusief de tweede generatie van wat het bedrijf zijn "Tri-gate" transistors noemt (die andere mensen FinFET's noemen.)

Het praktische resultaat van deze chips is dat ze ventilatorloze tablets en laptops met een dikte van minder dan 9 mm mogelijk maken, waardoor het Core-ontwerp naar ventilatorloze systemen wordt gebracht. Volgens Rani Borkar, vice-president van Platform Engineering bij Intel, heeft Intel de CPU-kernprestaties tussen 2010 en 2014 verdubbeld, de grafische prestaties zeven keer verbeterd en de stroomvereisten met vier keer verlaagd, waardoor systemen met de helft van de batterij maar met een dubbele batterij mogelijk zijn leven.

Intel Senior Fellow Mark Bohr presenteerde veel van de technische details en liet zien hoe de transistoren zijn geschaald in bijna alle dimensies, zoals weergegeven in de dia hierboven. Sommige metingen waren op een Moore's Law-clip, sommige waren beter, sommige waren een beetje slechter, maar de combinatie ziet er erg sterk uit. (Merk op dat de aanduiding van het procesknooppunt oorspronkelijk de grootte van de kleinste eigenschap had, en als de poortsteek met een schaal van 0, 7 zou afnemen, zou je de transistors in tweeën laten krimpen.) Interessant is dat de hoogte van de transistorvinnen groter in het nieuwe proces (nu 42 nm, vergeleken met 34 nm), wat resulteert in langere en dunnere vinnen, wat zou moeten resulteren in betere prestaties en lagere lekkage.

Over het algemeen zei Bohr dat de grootte van een SRAM-geheugencel op een CPU (een van de standaardcellen die worden gebruikt in het chipontwerp) zou afnemen van.108 um ² naar.0588 um ², een vermindering van 54 procent. En voor het logische gebied van de chip, zei hij, bleef het schalen verbeteren met 0, 53x per generatie. (Dat is erg indrukwekkend, gezien de problemen met het schalen van chips, vooral omdat het proces nog steeds immersion lithografie gebruikt, omdat Extreme Ultraviolet of EUV-lithografie nog jaren weg is.) Daarom zei hij dat Intel "echte 14 nm" heeft, wat het levert zowel dichter als sneller dan wat andere gieterijen 14nm of 16nm noemen.

Bohr zei dat elke generatie verbeteringen blijft leveren in prestaties, actief vermogen en prestaties per watt. Bohr zei zelfs dat hoewel Intel de prestaties per watt met een snelheid van 1, 6x heeft verhoogd bij elke nieuwe generatie, Broadwell-Y meer dan het dubbele van de prestaties per watt zal leveren in vergelijking met de huidige generatie dankzij de tri-gate van de tweede generatie transistors, agressievere fysieke schaal, nauwe samenwerking tussen het proces en engineering teams, en verbeteringen aan de microarchitectuur.

Een van de grote vragen die veel analisten hebben gehad over de wet van Moore is de overtuiging dat hoewel nieuwe procesknooppunten meer transistors in dezelfde ruimte kunnen plaatsen, de kosten voor het maken van de transistors niet zullen blijven dalen, gedeeltelijk omdat bij 20 nm en lager veel processtappen "dubbel patroonvorming" vereisen met behulp van immersielithografie. Maar Bohr liet dia's zien die laten zien dat de kosten per transistor blijven dalen, en zeggen dat sommige nieuwe technieken hebben bijgedragen aan het verlagen van de kosten met meer dan normaal in dit knooppunt. "Voor Intel blijven de kosten per transistor dalen, als het iets sneller gaat met deze 14nm-procestechnologie, " zei hij.

Terwijl de opbrengst op 14 nm aanvankelijk lager was dan de opbrengst op 22 nm (wat dus bijdroeg aan de vertraging), zei Bohr dat de opbrengsten nu "in het gezonde bereik" zijn en verbeteren, met 14 nm producten die dit jaar in Oregon en Arizona worden vervaardigd, en volgend jaar in Ierland.

Voor de Broadwell Y zei Intel dat een combinatie van procestechnologie en ontwerp twee keer zoveel energiebesparingen mogelijk heeft gemaakt als traditionele schaling zou opleveren. Enkele van de wijzigingen zijn het optimaliseren van de chip voor laagspanningsprestaties. Over het algemeen moet het pakket (inclusief de dobbelsteen en het omringende bord) ongeveer 25 procent minder bordoppervlak innemen dan de Haswell U / Y-onderdelen (laag vermogen), met reducties in alle dimensies.

Stephan Jourdan, een Intel Fellow in de Platform Engineering Group, zei dat de CPU-kern zelf ongeveer 5 procent verbetering in single thread-instructies per cyclus zou bieden, terwijl de chip significantere grafische en mediabewerkingsverbeteringen biedt (zoals 20 procent meer rekenkracht) en tot twee keer de videokwaliteit). Bovendien biedt het nu ondersteuning voor 4K-resoluties, evenals de meest recente DirectX- en Open CL-softwarestuurprogramma's, waarmee een probleem wordt opgelost dat de geïntegreerde grafische kaart van Intel tot nu toe had.

Core M-systemen die de 14nm Broadwell Y-chip gebruiken, moeten op tijd voor de feestdagen op de markt zijn, terwijl andere leden van de Broadwell-familie nu gepland zijn voor de eerste helft van 2015. Meer details zullen waarschijnlijk verschijnen op het Intel Developer Forum van volgende maand.

Het andere grote chipnieuws was enigszins begraven in de verhalen over de Galaxy Alpha. Samsung zei dat veel modellen van de telefoon zijn nieuwe Exynos 5 Octa (Exynos 5430) System on Chip (SoC) zullen gebruiken, geproduceerd op een 20 nm High-k / metal-gate proces. Hoewel deze chip geen radicaal nieuwe CPU-functies heeft uit de eerdere 28nm-versie van de Exynos 5 Octa, met vier 32-bits ARM Cortex-A15-chips met een snelheid tot 1, 8 GHz en vier Cortex-A7-chips met een snelheid tot 1, 3 GHz in een big.LITTLE-configuratie, is het opmerkelijk dat het de eerste ARM-chipverzending is met een 20nm-proces, waarvan Samsung beweert dat het 25 procent lager stroomverbruik mogelijk maakt. Bovendien ondersteunt het nu schermen tot 2.560 x 1.600 pixels en heeft het native H.265-decodering. (Opmerking: Amerikaanse versies van de telefoon zullen waarschijnlijk in plaats daarvan de Qualcomm Snapdragon 801 gebruiken, waarbij Amerikaanse luchtvaartmaatschappijen voornamelijk de LTE-technologie van Qualcomm ondersteunen.)

Nogmaals, wat dit uniek maakt, is de 20 nm-toepassingsprocessor, die de eerste lijkt te zijn die wordt verzonden (buiten het 22 nm-proces van Intel). Dergelijke chips werden eerder verwacht, maar hoewel Qualcomm een ​​20 nm modem heeft, wordt de 20 nm Snapdragon 810-applicatieprocessor pas in de eerste helft van 2015 verwacht. Aan de andere kant zijn er geruchten dat Apple een 20 nm A8-processor aankondigt en verzendt voor zijn aanstaande iPhone 6.