Intel ukázal snímky budoucích procesorů včetně 4nm Meteor Lake. Má 3D čiplety ležící na sobě

Intel pustil novináře CNETu do továrny a díky tomu se můžeme podívat na fotky nejpokročilejších chystaných CPU a GPU se 4nm procesem, jako je Meteor Lake s 3D čiplety naskládanými jeden na druhém technologií Foveros 2.0.

Málokdy se procesory ukazují kamerám (a dokonce oficiálně) ve velkém předstihu, věci jako velikost čipů se často dozvídáme až okolo vydání. Intel ale v poslední době rád ukazuje chystaný křemík dopředu, a tak se nám teď poštěstil pohled na chystané highendové a serverové procesory Sapphire Rapids, ale zejména na první 4nm čip Meteor Lake. Přesněji čiplety. Ukazuje se, že bude mít velmi pokročilou stavu s 3D vrstvenou technologií.

Tyto snímky pocházejí z propagační prohlídky, kterou Intel dovolil novinářům z webu CNET ve své arizonské továrně (Fab 42 v Chandleru). Vedle toho mohli vyfotit i chystaná GPU Ponte Vecchio pro superpočítače Aurora, serverové procesory Xeon Sapphire Rapids ve verzi s HBM2E, kterou jsme doteď na rozdíl od té obyčejné neviděli, a konečně Meteor Lake, první 4nm procesor Intelu (vyráběný Intelovým procesem, dříve označovaným 7nm, nyní po přečíslování Intel 4). Vznikl z toho velmi pěkný článek.

V galerii na závěr můžete vidět také nějaké snímky ze samotné továrny se stroji a provozy cleanroomu. Zajímavý detail je, že Intel teď má údajně linku na pokročilé 2,5D a 3D pouzdření čipů v budově z roku 1980, kde původně běžela linka na výrobu procesorů 286.

Tip: Intel ukázal plán výrobních procesů: 7nm, 4nm, 3nm, 20A a 18A technologie – s pomocí přečíslování

První pohled na 3D čipletový procesor Meteor Lake

Fotky Meteor Lake nezachycují ještě funkční procesory. Intel sice již provedl tape-out 4nm Compute čipletu, ale zde na fotografiích jsou exempláře testovacích čipů, které slouží pro ověření pouzdřícího procesu. Ten je totiž dost komplikovaný. Tento prototyp určený k testování pouzdření můžete vidět zde na této fotce.

Testovací procesor Meteor Lake v hotovém pouzdře, BGA verze pro notebooky Zdroj: CNET

Je možné, že některé křemíky jsou jen zástupné a neodpovídají tomu, co v nich nakonec bude. Ale celkový tvar a konstrukce asi je už stejná, jako bude u finálního Meteor Lake – přesněji, verzi pro notebooky. Na snímku je zřejmě procesor kategorie M nebo U v BGA pouzdře.

Jak můžete vidět, čip má zdá se čtyři části, tedy čiplety. Je však možné, že dva menší kousky (nebo aspoň jeden z nich?) nejsou skutečnými integrovanými obvody, ale jde jen o vložky sloužící k převodu tepla na chladič, nebo jako oporu pro základnu chladiče, chránící aktivní čiplety před poškozením. Aktivní určitě budou dva větší čiplety. Jeden z nich by asi mohl nést jádra CPU a druhý integrované GPU. Na 4nm procesu Intelu by měl patrně být vyráběný čiplet s jádry CPU („Compute Chiplet“), což by asi mohl být i ten menší, protože Meteor Lake má mít hodně výkonné iGPU s až 1536 shadery (192 EU). Čiplet s GPU bude dost možná vyráběn u TSMC.

Wafer s testovacími procesory Meteor Lake Zdroj: CNET

Meteor Lake by měl mít ještě minimálně jeden aktivní čiplet, a to „SoC“ čiplet obsahující IO, konektivitu a další infrastrukturu, kterou počítač potřebuje – čipset totiž asi tentokrát bude integrovaný právě v tomto čipletu, místo aby byl externí. Tento čiplet asi také propojuje GPU a CPU čiplety. Na předchozí fotce jste ho ale neviděli. Tento čiplet totiž je vespod pod oněmi vrchními čiplety, a křemíky s CPU a GPU jsou nasazené na něj, což umožňuje velmi účinné (rychlé a úsporné) spojení těchto čipů pomocí TSV vyhloubených skrz podkladový SoC čiplet. Výsledný procesor je tak ve výsledku 3D (multi)čip se dvěma vrstvami křemíku.

Wafer s testovacími procesory Meteor Lake, zde se osazují horní CPU a GPU čiplety Zdroj: CNET

Tato technologie se nazývá Foveros a zde by to měla snad být její druhá generace. Funguje to tak, že se horní křemíky nasadí na wafer tvořící spodní vrstvu ještě předtím, než je rozřezán. Přímo proces, kdy se horní křemíky nasazují, by snad měl být vidět na předchozí fotce. Opět jde asi o kompletaci vzorů testujících proces pouzdření, ne o plně funkční procesory.

Wafer s testovacími procesory Meteor Lake Zdroj: CNET

Až v roce 2023

Na dalších dvou fotkách z továrny jsou pak vidět wafery s Meteor Lake. Jde asi o nerozřezané wafery se spodním SoC čipletem, na nichž jsou nasazené CPU a GPU čiplety a ona dva další menší kousky křemíku, které jsou asi to pouhé strukturální zpevnění, ale teoreticky by mohly také mít nějakou funkci, to uvidíme.

Procesory Meteor Lake jsou nicméně ještě daleko, vyjdou až v roce 2023. Pravděpodobně budou tedy až v 14. generaci procesorů Intel Core. Příští generace bude „Raptor Lake“, což budou stále 7nm čipy jako Alder Lake, a asi ještě konvenční, nečipletové.

HPC GPU Ponte Vecchio, čtyři kusy Zdroj: CNET

Ponte Vecchio

Vedle Meteor Lake Intel ukázal také zřejmě již reálné a funkční GPU Ponte Vecchio, která mají tuto 3D vrstvenou čipletovou konstrukci také, ale kvantitativně na jiné úrovni. Zde je aktivních kusů křemíku údajně 47 a v „čipu“ je několik druhů čipletů – vedle HBM2E je to podkladový SoC, GPU čiplety, čiplety s „Rambo Cache“ a čiplety používané pro propojení s dalšími GPU (Xe Link).

Procesor Sapphire Rapids s HBM2E

Velmi zajímavý je pak procesor Sapphire Rapids. Ten je také čipletový, ale nepoužívá tak pokročilé pouzdření Foveros. Jde o CPU složené ze čtyř hlavních čipletů zhruba čtvercového tvaru, které nepoužívají žádný propojující IO čiplet nebo SoC čiplet. Celý procesor je tvořen pouze jimi, jen jsou mezi sebou propojené křemíkovými můstky EMIB v substrátu. Zajímavost je, že Intel zřejmě kvůli usnadnění vyrábí dva různé druhy čipletů, které jsou zrcadlově obrácené, nejde tedy o čtyři exempláře jednoho čipletu, ale o dva a dva exempláře řekněme čipletu A a čipletu B.

Procesor Sapphire Rapids s HBM2E Zdroj: CNET

Toto už jsem ale viděli na velmi zajímavé pitvě uniklého vzorku, která dokonce odhalila snímek čipletu a jádra.

Na fotkách z továrny je však vzácnější věc, procesor Sapphire Rapids v odlišném pouzdře, které obsahuje také integrovanou paměť HBM2E, kterou Sapphire Rapids umí používat zároveň s DDR5. Procesor ji má buď jako cache, nebo jako část RAM, ale dokonce může běžet čistě s ní, protože má značkou kapacitu 64 GB. I pouzdra s pamětí HBM2E jsou asi připojená pomocí EMIB v substrátu. Neosazený substrát lze vidět na této fotografii.

Substrát pro procesor Sapphire Rapids s HBM2E Zdroj: CNET

HBM2E ale není jediná odlišnost. Tato verze Sapphire Rapids má také větší substrát, po stranách jsou dvě křidélka navíc. Je možné, že ta vyvádí z procesoru nějakou propojovací logiku, jako byl Omni-Path u Xeonů Phi. Nevíme jakou, mohlo by možná jít třeba i o InfiniBand nebo Ethernet (Omni-Path Intel zrušil). Tyto kusy substrátu by možná mohly po stranách vyčuhovat ze socketu a zpod chladiče a umožňovat přímé připojení kabelů.

Tato varianta je možná míněná opět pro superpočítač Aurora, takže to možná jsou zrovna tyto procesory na fotkách, které by v něm mohly mrskat pomyslným bičem nad těžce otročícími Ponte Vecchii.

Toto by měly být čiplety tvořící Sapphire Rapids Zdroj: CNET

Galerie: Snímky z továrny Intelu na čipy a pokročilá čipletová GPU a CPU Meteor Lake, Sapphire Rapids a Ponte Vecchio (Zdroj: CNET)

Všechny fotografie

Zdroj: CNET