英特爾采用Super MIM優(yōu)化技術(shù)推出晶體管技術(shù)SuperFin

近期，英特爾舉辦了“架構(gòu)日”活動(dòng)，發(fā)布了一系列重磅技術(shù)。在這次“架構(gòu)日”的活動(dòng)中，英特爾六大技術(shù)支柱推出全面、實(shí)質(zhì)性的新進(jìn)展，為英特爾構(gòu)造產(chǎn)業(yè)最具領(lǐng)導(dǎo)力的產(chǎn)品再添“利器”。

英特爾六大技術(shù)支柱指的是制程&封裝、架構(gòu)、內(nèi)存&存儲(chǔ)、互連、安全和軟件，依靠這六大技術(shù)支柱，英特爾的技術(shù)更具靈活性，并且能夠快速為客戶(hù)提供具備領(lǐng)導(dǎo)力的產(chǎn)品。英特爾中國(guó)研究院院長(zhǎng)宋繼強(qiáng)在近期接受媒體的采訪中表示：“在目前的環(huán)境下，產(chǎn)品種類(lèi)眾多，有云、邊緣計(jì)算、各類(lèi)智能設(shè)備，并且要求快速給出方案，因此英特爾要依靠多個(gè)領(lǐng)域的技術(shù)，即我們的六大技術(shù)支柱，組合起來(lái)形成產(chǎn)品的領(lǐng)導(dǎo)力，并能夠快速達(dá)到客戶(hù)需要的性能要求，增強(qiáng)客戶(hù)對(duì)我們的信心?！?/p>

圖注：英特爾六大技術(shù)支柱

對(duì)于英特爾來(lái)說(shuō)，能夠?yàn)榭蛻?hù)快速提供具備領(lǐng)導(dǎo)力的產(chǎn)品是終極目標(biāo)，而六大技術(shù)支柱是實(shí)現(xiàn)這樣目標(biāo)的重要“根基”。在六大技術(shù)支柱中，每一個(gè)支柱都很關(guān)鍵，所發(fā)揮的作用都無(wú)可取代。

制程是基礎(chǔ)，封裝在“異軍突起”

制程工藝是非常重要的基礎(chǔ)。在今年“架構(gòu)日”上，英特爾推出了創(chuàng)新的晶體管技術(shù)SuperFin。這項(xiàng)技術(shù)擁有行業(yè)顛覆意義，英特爾在底層晶體管設(shè)計(jì)上做了優(yōu)化，降低了電阻，提高了電流，同時(shí)在電容層級(jí)采用了Super MIM的大幅優(yōu)化技術(shù)，電容量提高了5倍，同時(shí)降低了壓降。

與上一代10納米相比，SuperFin所帶來(lái)的性能提升超越了15%。 宋繼強(qiáng)表示：“我們14納米節(jié)點(diǎn)，每一次性能提升是5%左右，SuperFin所帶來(lái)的性能提升在以前是可以作為一次跨越節(jié)點(diǎn)提升的?！?/p>

封裝技術(shù)也在“異軍突起”，英特爾在封裝領(lǐng)域有多種維度的先進(jìn)封裝技術(shù)，并且處于業(yè)界領(lǐng)先地位。英特爾有標(biāo)準(zhǔn)封裝、2.5D的EMIB、3D的Foveros以及在今年“架構(gòu)日”上推出的Hybrid Bonding（混合結(jié)合）技術(shù)，可以把凸點(diǎn)間距降到10微米以下，帶來(lái)更高的互連密度、帶寬和更低的功率。這些封裝技術(shù)還可以相互疊加，疊加后能夠帶來(lái)更大的擴(kuò)展性和靈活性。例如，Co-EMIB技術(shù)就是把2.5D的EMIB技術(shù)和3D的Foveros封裝技術(shù)進(jìn)行整合。

“封裝技術(shù)的發(fā)展就像我們蓋房子，一開(kāi)始蓋的是茅廬單間，然后蓋成四合院，最后到高樓大廈。以Foveros 3D來(lái)說(shuō)，它所實(shí)現(xiàn)的就是在建高樓的時(shí)候能夠讓線(xiàn)路以低功率同時(shí)高速率地進(jìn)行傳輸，” 宋繼強(qiáng)表示?！坝⑻貭栐诜庋b技術(shù)持續(xù)投資，因?yàn)樗膬?yōu)勢(shì)在于我們可以更早地知道，未來(lái)這個(gè)房子會(huì)怎么搭，也就是說(shuō)可以更好地對(duì)未來(lái)芯片進(jìn)行設(shè)計(jì)?！?/p>

面向未來(lái)異構(gòu)計(jì)算的大趨勢(shì)，英特爾在今年的“架構(gòu)日”上推出了“分解設(shè)計(jì)”策略，這是一種結(jié)合新的設(shè)計(jì)方法，如晶片分解，以及先進(jìn)的封裝技術(shù)，將關(guān)鍵的架構(gòu)組件拆分為仍在統(tǒng)一封裝中單獨(dú)晶片的解決方案。宋繼強(qiáng)表示，分解設(shè)計(jì)就是把原先的整個(gè)SoC芯片由大變小，“化整為零”，先把它做成幾個(gè)大的部分，比如CPU、GPU、I/O，再將SoC的細(xì)粒度進(jìn)一步提升，將以前按照功能性來(lái)組合的思路，轉(zhuǎn)變?yōu)榘凑站琁P來(lái)進(jìn)行組合。這些分解開(kāi)的小部件整合起來(lái)之后，速度快、帶寬足，同時(shí)還能實(shí)現(xiàn)低功耗，有很大的靈活性，將成為英特爾的一大差異性?xún)?yōu)勢(shì)。

相對(duì)于以前的芯片整體設(shè)計(jì)思路，分解設(shè)計(jì)的好處在于，不僅能夠提升芯片設(shè)計(jì)的效率、降低產(chǎn)品化的時(shí)間，并且能夠有效減少此前復(fù)雜設(shè)計(jì)所帶來(lái)的Bug數(shù)量?！霸瓉?lái)一定要放到一個(gè)晶片上做的方案，現(xiàn)在可以轉(zhuǎn)換成多晶片來(lái)做。另外，不僅可以利用英特爾的多節(jié)點(diǎn)制程工藝，也可以利用合作伙伴的工藝，”宋繼強(qiáng)解釋?！斑@樣可以給客戶(hù)更多選項(xiàng)，在每個(gè)選項(xiàng)下面可以選擇最好的不同部件的組合，不管是to C還是to B的需求，都可以快速開(kāi)發(fā)多種不同產(chǎn)品方案給客戶(hù)，而不是說(shuō)芯片都必須要在單一節(jié)點(diǎn)內(nèi)實(shí)現(xiàn)?！?/p>

XPU架構(gòu) & oneAPI軟件，真正釋放硬件潛能

在“萬(wàn)物智能化”的時(shí)代下，數(shù)據(jù)量呈指數(shù)級(jí)增長(zhǎng)，我們有大量的數(shù)據(jù)和處理需求，有的要實(shí)時(shí)，有的要稀疏，有的要并行，有的需要矩陣，所以說(shuō)一個(gè)架構(gòu)“包打天下”的時(shí)代已經(jīng)過(guò)去，應(yīng)對(duì)不同的數(shù)據(jù)需要采用不同種類(lèi)的芯片架構(gòu)，因此英特爾提出了XPU架構(gòu)，這個(gè)“X”指的是至少會(huì)包含CPU、GPU、專(zhuān)用加速器以及FPGA的混合架構(gòu)，從而處理部署的標(biāo)量、矢量、矩陣和空間架構(gòu)數(shù)據(jù)。

英特爾的GPU架構(gòu)也迎來(lái)重大更新，全新的Xe架構(gòu)最大的特點(diǎn)是高度可擴(kuò)展。它同時(shí)擁有性能向上增長(zhǎng)（Scale Up）以及向外拓展（Scale Out）的能力。性能向上增長(zhǎng)指的是單個(gè)GPU構(gòu)造組件區(qū)塊（Tile）性能能夠提升，內(nèi)部也有多個(gè)EU執(zhí)行單元。向外拓展指的是可以構(gòu)建多個(gè)區(qū)塊（Tile），并根據(jù)不同的任務(wù)規(guī)模去組合，在架構(gòu)上充分體現(xiàn)了靈活性，以及可以在未來(lái)增加一些新的加速部件。

宋繼強(qiáng)認(rèn)為，要真正獲得硬件異構(gòu)之后的超級(jí)性能提升，沒(méi)有好的軟件是不行的。如果軟件能夠根據(jù)不同領(lǐng)域的工作負(fù)載進(jìn)行優(yōu)化，性能提升可以高達(dá)十倍甚至是百倍，而英特爾oneAPI就擔(dān)負(fù)了這樣艱巨的重任。作為跨XPU架構(gòu)統(tǒng)一編程模型，oneAPI是一個(gè)開(kāi)放的產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟，它包含工具鏈、性能庫(kù)、編譯器、調(diào)試、編程、程序移植等，可以幫助開(kāi)發(fā)人員有效減少跨架構(gòu)程序開(kāi)發(fā)時(shí)間和成本。

“架構(gòu)和軟件，這兩個(gè)是要搭配的，架構(gòu)要體現(xiàn)出不同的架構(gòu)都能玩的轉(zhuǎn)，同時(shí)做出來(lái)的硬件還要能讓別人用軟件快速使用。如果新的架構(gòu)出來(lái)，沒(méi)有一個(gè)很好的軟件能夠把它生態(tài)化，那就還是起不來(lái)，” 宋繼強(qiáng)表示。“所以除了要有很好的架構(gòu)掌控能力，還需要軟件能夠把這些好處暴露出來(lái)，XPU & oneAPI未來(lái)會(huì)成為英特爾突出的特點(diǎn)。”

再“乘以”內(nèi)存和存儲(chǔ)、互連和安全，英特爾綜合實(shí)力爆棚

同時(shí)，作為計(jì)算不可或缺的部分，內(nèi)存和存儲(chǔ)，互連以及安全技術(shù)也是英特爾“六大技術(shù)支柱”的重要組成部分。

根據(jù)宋繼強(qiáng)的介紹，在原來(lái)三級(jí)存儲(chǔ)模式中，每一級(jí)之間的速度差是百倍，容量差別也是百倍到千倍，因此在高性能計(jì)算中，會(huì)造成很大的性能損失，因此要填補(bǔ)這個(gè)差距，通過(guò)內(nèi)存和存儲(chǔ)技術(shù)提升計(jì)算性能。英特爾最新發(fā)布的3D NAND已經(jīng)可以達(dá)到144層，當(dāng)內(nèi)存使用的XPoint也從之前的2-Deck增長(zhǎng)到了4-Deck，屬于國(guó)際領(lǐng)先的技術(shù)。

“互連”技術(shù)也是重要的技術(shù)之一。因?yàn)橐巡煌脑O(shè)備連在一起，把不同的芯片連在一起，連接距離小到微米級(jí)，大到公里級(jí)，甚至是數(shù)百公里級(jí)，在客戶(hù)端產(chǎn)品以及數(shù)據(jù)中心產(chǎn)品都會(huì)涉及。英特爾最新的互連技術(shù)在提升帶寬的同時(shí)，還能夠減輕體積和降低功耗。在安全方面，英特爾的控制流強(qiáng)制技術(shù)（CET）為計(jì)算帶了更好地安全保護(hù)，避免通過(guò)控制流返回跳轉(zhuǎn)攻擊軟件漏洞。

“當(dāng)我們把這些技術(shù)全部乘在一起的時(shí)候，英特爾就構(gòu)建出一個(gè)以XPU為上層架構(gòu)，中間以各種級(jí)別的內(nèi)存作為支撐，底部是從云到端的完整產(chǎn)品布局，從而產(chǎn)生各種各樣快速創(chuàng)新的能力，并且能夠和產(chǎn)業(yè)界分享，” 宋繼強(qiáng)表示。

總結(jié)來(lái)看，英特爾六大技術(shù)支柱包含的內(nèi)容涉及到計(jì)算的各個(gè)方面，所帶來(lái)的綜合實(shí)力在業(yè)界內(nèi)獨(dú)樹(shù)一幟，具有其他廠商不可比擬的優(yōu)勢(shì)。在制程工藝逼近極限之際，未來(lái)半導(dǎo)體行業(yè)的比拼一定是綜合實(shí)力的比拼，制勝的關(guān)鍵點(diǎn)就在于能否為客戶(hù)又快又好地提供產(chǎn)品，解決在數(shù)據(jù)大爆發(fā)的現(xiàn)狀下，能否實(shí)現(xiàn)指數(shù)級(jí)增長(zhǎng)的挑戰(zhàn)。英特爾的六大技術(shù)支柱已經(jīng)打下了非常堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，必將助力英特爾繼續(xù)行穩(wěn)致遠(yuǎn)。
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