Intel 14nm Node dan Broadwell Core
Langkah-langkah yang diambil Intel untuk memperbarui prosesornya didokumentasikan dengan baik, dan topi lama bagi siapa saja yang mengikuti industri CPU. Ini disebut sebagai strategi “tik-tok” perusahaan, di mana centang mewakili penyusutan simpul yang dapat menekan lebih banyak transistor ke dalam cetakan yang lebih kecil, diikuti oleh tanda centang yang menunjukkan pembaruan arsitektur yang signifikan. Ini berulang dalam siklus kira-kira satu setengah tahun irama. Prosesor Haswell 22nm tahun lalu adalah sebuah tock, jadi kami dengan cepat mendekati tick berikutnya: pada dasarnya sebuah die Haswell menyusut menjadi 14nm, tick itu dikenal sebagai Broadwell.
Jika Anda sudah terbiasa dengan ini, maka Anda sudah tahu apa yang kami harapkan dari prosesor Intel: prosesor yang lebih kecil, penggunaan daya yang lebih rendah, kinerja per watt yang lebih tinggi, dan kinerja keseluruhan yang serupa dibandingkan dengan produk generasi sebelumnya. Harapan itu tidak boleh meremehkan pencapaiannya, tetapi juga menonjolkan konsistensi perusahaan selama beberapa generasi produk terakhir. Apa yang mungkin mengejutkan Anda adalah bahwa perkembangan ini telah menghasilkan prosesor Haswell-Y dengan TDP yang cukup rendah untuk memungkinkan penutup tanpa kipas setebal kurang dari 9 milimeter. Itu adalah arena yang belum pernah dilalui oleh merek Intel Core sebelumnya. Tetapi lebih lanjut tentang itu nanti, mari kita mulai analisis kita dengan bintang pertunjukan: node proses 14nm baru Intel.
Node 14nm: FinFET Generasi ke-2
Tampaknya masuk akal untuk mengasumsikan bahwa penunjukan numerik dari node proses mengacu pada dimensi tertentu (yaitu node 22nm atau node 14nm). Sementara ini terjadi pada generasi awal di mana pengukuran berhubungan dengan bagian terkecil dari transistor (biasanya gerbang), hubungan ini tidak lagi ada dalam tata nama modern.
Node hari ini diberi nama setelah representasi teoretis yang dirancang untuk menunjukkan skala fisik rata-rata relatif terhadap node generasi sebelumnya. Misalnya, jika kita membandingkan node 22nm ke 14nm Intel, kita menemukan bahwa jarak sirip transistor (ruang antara sirip) telah berkurang dari 60nm menjadi 42nm, jarak gerbang transistor (ruang antara tepi gerbang yang berdekatan) telah berubah dari 90nm menjadi 70nm, dan pitch interkoneksi (ruang minimum antara lapisan interkoneksi) telah berubah dari 80nm menjadi 52nm. Sel memori SRAM yang menempati area seluas 108 nanometer persegi pada node 22nm berkurang menjadi 59nm2 pada node 14nm.
Dimensi tersebut berkisar dari faktor penskalaan 0,70x (ukuran pitch sirip transistor) hingga 0,54x (penskalaan area sel memori SRAM). Jika Anda mengambil angka 22 dan mengalikannya dengan 0,64x, Anda akan mendapatkan sekitar 14, jadi mungkin adil untuk mengatakan bahwa Intel menetapkan penunjukan numerik yang sesuai untuk node proses 14nm-nya. Faktanya, dadu Broadwell-Y memiliki luas sekitar 63% lebih sedikit daripada dadu Haswell-Y.
Node 22nm Intel adalah desain transistor FinFET (juga dikenal sebagai Tri-Gate) generasi pertama perusahaan. Proses 14nm baru mewakili FinFET generasi kedua Intel, dengan pitch sirip yang lebih rapat untuk meningkatkan kepadatan. Menggabungkan ini dengan sirip yang lebih tinggi dan lebih tipis menghasilkan arus penggerak yang lebih tinggi dan kinerja transistor yang lebih baik. Jumlah sirip per transistor telah dikurangi dari tiga menjadi dua, yang juga meningkatkan kerapatan sekaligus menurunkan kapasitansi.
Pesaing Intel saat ini sedang bertransisi dari desain transistor MOSFET ke FinFET, tetapi perusahaan mengklaim bahwa ia memiliki keunggulan kompetitif dalam hal penskalaan area logika. Berdasarkan informasi yang dipublikasikan dari TSMC dan aliansi IBM, dan menggunakan rumus penskalaan (gate pitch x metal pitch), Intel mengklaim bahwa node 16nm mendatang TSMC tidak menghasilkan peningkatan penskalaan area logika lebih dari 20nm dan bahwa persaingan akan tertinggal secara signifikan untuk dua berikutnya. generasi. Tentu saja rumus ini hanya satu metrik, tetapi membuat kami penasaran untuk melihat bagaimana kinerja node 16nm TSMC setelah diimplementasikan tahun depan. Kita juga harus bertanya-tanya apakah hukum fisika tidak akan menjadi penghalang yang tidak dapat diatasi di bawah 10nm, yang mungkin memberi waktu bagi kompetisi untuk mengejar Intel. Karena itu, Moore
Mari kita cepat menyentuh hasil. Tidak ada perusahaan semikonduktor yang sepenuhnya transparan dalam hal topik ini, tetapi Intel memang membagikan beberapa informasi kecil. Secara umum, Intel memberi tahu kami bahwa proses 22nm-nya menghasilkan hasil tertinggi dari beberapa generasi node terakhir, dan bahwa hasil 14nm Broadwell SoC berada dalam kisaran yang sehat dan tren ke arah yang optimis. Produk pertama memenuhi syarat dan saat ini dalam volume produksi, dengan perkiraan ketersediaan pada akhir tahun 2014.
Inti dari semua ini adalah kebocoran, penggunaan daya, dan biaya per transistor berkurang, sementara kinerja dan kinerja per watt meningkat dibandingkan dengan node generasi sebelumnya. Seperti yang kami katakan, semua ini tidak mengejutkan tetapi selalu merupakan perubahan yang disambut baik, terutama jika memungkinkan model penggunaan baru. Itu ikut bermain ketika kami mempertimbangkan produk aktual yang akan dikirimkan Intel pada node 14nm. Salah satu produk tersebut adalah Broadwell-Y, chip seluler generasi berikutnya yang paling banyak dibagikan detailnya oleh Intel. Kami akan membicarakannya lebih lanjut di halaman berikutnya, tetapi mari pertimbangkan peningkatan arsitektur umum yang akan dimanfaatkan di semua prosesor berbasis Broadwell terlebih dahulu.
Inti Terkonvergensi Broadwell
Intel mengklaim bahwa Broadwell menawarkan setidaknya 5% peningkatan IPC atas Haswell. Itu perbedaan kecil, tapi tidak terlalu mengejutkan mengingat ini adalah proses perbaikan centang dan bukan arsitektur baru.
Dengan demikian, peningkatan sebagian besar merupakan hasil dari meningkatkan sumber daya yang ada, bukan merekayasa ulang. Peningkatan kepadatan node 14nm cukup berhasil untuk memungkinkan Intel lebih banyak ruang untuk menambahkan transistor, jadi mereka melakukannya: penjadwal out-of-order yang lebih besar (Intel tidak menentukan perbedaan ukuran) menghasilkan penerusan store-to-load yang lebih cepat. L2 Translation Lookaside Buffer (TLB) telah ditingkatkan dari 1k menjadi 1,5k entri, dan halaman entri L2 1GB/16 baru telah ditambahkan. Pengatur kesalahan halaman TLB kedua telah ditambahkan sehingga penjelajahan halaman sekarang dapat dilakukan secara paralel.
Pengganda floating point jauh lebih efisien, sekarang dapat diselesaikan dalam tiga siklus clock yang membutuhkan Haswell lima siklus untuk diselesaikan. Broadwell juga memiliki pembagi radix-1.024 dan konon lebih cepat dalam melakukan operasi pengumpulan vektor. Intel juga menegaskan bahwa prediksi dan pengembalian cabang ditingkatkan.
Selain area umum ini, beberapa fungsi khusus ditargetkan. Instruksi percepatan kriptografi ditingkatkan, dan virtualisasi pulang pergi lebih cepat. Tentu saja, pengurangan penggunaan daya berada di urutan teratas dalam daftar prioritas Intel, dan perusahaan mengklaim bahwa itu hanya menghabiskan transistor pada fitur-fitur yang menambah kinerja dengan biaya daya yang minimal. Pada halaman berikutnya, kita akan mempelajari lebih lanjut tentang beberapa gerbang daya dan pengoptimalan efisiensi yang diterapkan Intel di Broadwell.
