С переходом на техпроцесс Intel 18A компания Intel впервые внедрит архитектуру подачи питания с обратной стороны кристалла — Backside Power Delivery Network (BSPDN), которая получила название PowerVia. Мы уже подробно рассказывали о её преимуществах и возможных недостатках, а на конференции Direct Connect представители Intel и партнёры по EDA-индустрии поделились новыми деталями — в том числе о потенциальной экономии и приросте производительности.
BSPDN — технология не только с плюсами. Конкуренты Intel, такие как Samsung и TSMC, проявляют в этом направлении большую осторожность. Их подходы — например, Super Power Rail (SPR) и Buried Power Rails (BPR) от TSMC — отличаются по уровню сложности и способу реализации.
Переход от традиционной подачи питания с лицевой стороны (frontside) к BSPDN влечёт за собой дополнительные расходы. Однако Intel рассчитывает компенсировать эти издержки за счёт упрощения самого frontside-процесса.
Сравнивая Intel 7, Intel 4 и Intel 3, компания раскрыла, сколько металлических слоёв используется на фронтальной стороне. У Intel 3 их может быть до 18, с шагом всего 30 нм. При такой плотности один проход EUV-литографии уже не справляется, что значительно увеличивает стоимость этих сверхплотных слоёв.
В Intel 18A минимальный шаг слоёв составит 32 нм — ненамного больше, но сам техпроцесс упростится. За счёт сокращения количества производственных операций на фронтальной стороне, затраты на внедрение PowerVia частично компенсируются. Тем не менее, технология BSPDN останется более дорогой по сравнению с классической схемой подачи питания.
Что говорит Cadence
Если ранее Intel ограничивалась лишь общими заявлениями, то компания Cadence впервые озвучила конкретику. Для интеграции PowerVia в дизайне закладывается пять металлических слоёв на обратной стороне. Взамен можно отказаться от двух фронтальных слоёв с более мелким шагом. На первый взгляд это невыгодный обмен — пять на два.
Но дьявол в деталях: не только уменьшается количество слоёв, но и упрощается маршрутизация оставшихся, что в совокупности сокращает трассировку на ~15%. Эта экономия достигает уровня транзисторов — Cadence оценивает итоговое уменьшение площади кристалла примерно в 10%.
Кроме того, переход на подачу питания с обратной стороны позволяет улучшить электрические параметры. Провалы напряжения (Vdroops) снижаются на 20%, что повышает стабильность питания, увеличивает производительность чипа и снижает потребность в дополнительных MIM-конденсаторах.
Особенно сильно эффект от PowerVia проявляется в IP-блоках, отвечающих за интерфейсы ввода-вывода (I/O) и физические слои (PHY). Для них заявлено снижение энергопотребления на 20% и улучшение качества сигнала на 15%.
В контексте Intel 18A PowerVia внедряется не как опция, а как неотъемлемая часть архитектуры. Не будет ни одного продукта на базе RibbonFET, который не использовал бы подачу питания с обратной стороны кристалла. Эти две технологии идут в связке. Впрочем, Intel проводила внутренние тесты и даже отдельно изучала влияние PowerVia на чипы, произведённые по Intel 4. Полученные результаты во многом совпадают с расчётами Cadence.
Уже в этом году ожидается дебют первых чипов Intel с PowerVia — речь идёт о линейке Panther Lake, построенной на 18A.
Подписывайтесь на группу Hardwareluxx ВКонтакте и на наш канал в Telegram (@hardwareluxxrussia).