IDF 2016 - Intel Custom Foundry: Das Moore'sche Gesetz gilt auch für Intels Auftragsarbeiten
Intel stellt nicht nur Chips für die eigenen Produktreihen her - wer genug Geld mitbringt, kann bei der Intel Custom Foundry eigene Entwürfe auf den Wafer bannen lassen. Darüber und dass dem Moore'schen Gesetz auch die nächsten Jahre keine Gefahr droht, ging es im Doppelvortrag der Intel-Veteranen Mark Bohr und Zane Ball.
Das Moore'sche Gesetz besagt, dass sich die Komplexität integrierter Schaltkreise mit minimalen Komponentenkosten regelmäßig verdoppelt. Anders ausgedrückt: Auf die gleiche CPU-Grundfläche passen in 24-36 Monaten doppelt so viele Transistoren. Dass diese von Gordon Moore im Jahr 1965 beziehungsweise 1975 getroffene Aussage noch heute Bestand hat, berichtete auf dem Intel Developer Forum 2016 kein Geringerer als Mark Bohr. Der Chip-Entwickler - offizieller Titel: Senior Fellow, Logic Technology Department - ist seit 1978 beim Halbleiterkonzern beschäftigt und an Herstellung und Design von über einer Milliarde CPUs beteiligt.
Zwar schrumpft der Abstand der Transistorgatter pro CPU-Generation nur um knapp ein Viertel, doch Intel hat damit seit der 14-nm-Baureihe die Konkurrenz überholt, wie Mark Bohr in einer Grafik zeigte. Das Produkt aus Gatterabstand und Transistorlänge sinkt jedoch extrapoliert seit fünf Generationen um den Faktor 0,46 - das Moore'sche Gesetz hat weiter Bestand. Betrachtet man nur die 14- beziehungsweise 10-nm-Fertigung, ist dieser Faktor sogar noch größer.
"Wir haben gegenüber den Mitbewerbern eine ganze Generation Vorsprung, was die Transistordichte angeht", sagt Mark Bohr. "In Vorgängergenerationen lagen sie teilweise vorne, doch sie haben zwei Jahre länger gebraucht, um die Serienproduktion zu starten."
10 Nanometer in drei Ausbaustufen
Laut Mark Bohr sind die Produktions- beziehungsweise Transistorkosten von 14- und 10-nm-Chips verglichen mit den vorherigen Generationen sogar noch stärker gesunken. Zwar stiegen die Fertigungs- und damit die Wafer-Kosten mit zunehmender Miniaturisierung, doch auf einem Wafer finden dank besserer Flächenausnutzung mehr Transistoren Platz. "Das wird sich auch in der 7-nm-Generation nicht ändern", so Mark Bohr. Darauf angesprochen sieht Bohr dies auch für den noch in ferner Zukunft liegenden 5-nm-Fertigungsprozess.
Im Verlauf einer CPU-Generation verbessern die Intel-Entwickler diese immer weiter. Diese Weiterentwicklungen bestehender Technologien sind leistungsfähiger beziehungsweise besitzen mehr Features. "Bei Broadwell gab es ein Jahr nach der ersten 14-nm-Ausgabe die 14+-Version mit rund zwölf Prozent mehr Leistung", erklärt Mark Bohr. "Wir planen für die 10-nm-Generation drei Stufen mit stets wachsender Rechenleistung: 10, 10+ und 10++." Dabei wird diese Generation Intels bislang längsten Produktionszyklus besitzen. Erste Chips werden Ende 2017 erwartet.
Auf diese Weise kauft sich Intel mehr Zeit für die Entwicklung der nächsten Generation, während die aktuelle weiterhin konkurrenzfähig bleibt. Durchaus ein Wechsel früherer Produktionsweisen. "Vor zehn, 20 Jahren war Intel dafür bekannt, einen Chip nach zwei Jahren wieder einzumotten", so Mark Bohr. Zu den Erweiterungen der 10+- und 10++-Chips gehören Hochleistungstransistoren, Transistoren mit geringen Leckströmen und Präzisionswiderstände - wobei nicht alle dieser Weiterentwicklungen in den Endverbraucher-CPUs landen werden, wie Mark Bohr zugibt. In Intels Außenposten in Oregon arbeiten Forscher und Entwickler jedenfalls schon heute an der 7-nm-Generation.
Chips in Auftragsarbeit
Zane Ball, Vice President der Intel Custom Foundry, bestritt die zweite Hälfte des Vortrags. Er berichtete über den aktuellen Stand der Dinge bei Intels Chipschmiede, in der das Unternehmen Produkte von Drittherstellern nach deren Spezifikationen fertigt. Der Markt dafür ist groß: 2020 soll es laut Ball 50 Milliarden vernetzter Geräte geben, schon 2019 soll der weltweite Datenverkehr zwei Zettabyte - also zwei Milliarden Terabyte - umfassen.
Neben der reinen Herstellung der glänzenden Chip-Wafer gehören umfassende Testmöglichkeiten zum Angebot der ICF. "Wir investieren mehr in unsere Testsysteme als die führenden zwei OSATs [Outsourced Semiconductor Assembly and Test - externe Halbleiterhersteller und -tester] zusammen", sagt Zane Ball.
Neben der weiter oben erwähnten hohen Transistordichte will die Intel Custom Foundry mit Hochgeschwindigkeits-SerDes-Einheiten und sogenannten EMIBs [Embedded Multi-Die Interconnected Bridges - integrierte, miteinander verbundene Multi-Die-Brücken] punkten. Letztere geben Chip-Entwicklern mehr Möglichkeiten, mehrere Dies platzsparend miteinander zu verbinden und so die Komplexität eines Chips zu erhöhen. Kunden wie Acronix, Netronome und Altera setzen bei ihren Produkten auf die ICF.
Große Partner für Intels Chipwerke
Dan McNamara von Altera präsentierte dann auch stolz den ersten Wafer ihrer 14-nm-FPGA. "Dank der ICF war das unsere schnellste Umsetzung vom Entwurf zum fertigen Produkt in über 30 Jahren", sagt McNamara. "Früher mussten wir mehrere Hersteller für ein einziges Projekt koordinieren, heute kommt alles aus einer Hand." Diese Erfahrung muss der Altera-Führungsriege so gut gefallen haben, dass die Firma 2015 mit Intel fusionierte.
Neben Kunden wie Spreadtrum und LG gehört ab sofort auch ARM zu den ICF-Kunden. Das britische Unternehmen, dessen RISC-Prozessoren in einer Fülle von Smartphones und anderen Mobilgeräten wirken, will 64-Bit- sowie brandneue Artisan-CPUs bei Intel fertigen lassen. Erste Designs sollen in der ersten Jahreshälfte 2017 vorliegen.
GloFo wird kein 10nm bringen.. Intels Fabs werden wohl kaum für AMD die Chips fertigen (obwohl man damals hätte Intel dazu verdonnern sollen)
TSMC redest was von 2018 mit 7nm, deren Fahrpläne sind aber bekannt und ich tippe nicht vor 2020 mit 7nm
Also werde ich 2018 bei 10nm entweder Zen+ oder was auch immer Intel anbietet holen und wieder 10 Jahre glücklich sein (wie mit meinem 45nm i7 von 2008)