Intel đổi tên tiến tình như thế nào?
Intel cuối cùng cũng đổi tên tiến trình sản phẩm của họ để khớp với những gì mà các đối thủ khác đang dùng. Không thể chối cãi rằng “Intel 10nm” đã khiến họ gặp khó khăn khi bị so sánh với “TSMC 7nm" mặc dù hai con số này không liên quan gì tới cách mà quy trình sản xuất được triển khai. Nhiều người vẫn không hiểu được yếu tố quan trọng này. Ngày xưa thì đúng là số này có ý nghĩa, càng nhỏ càng tốt, nhưng chỉ đúng khi bóng bán dẫn được thiết kế ở dạng 2D planar (phẳng). Còn bóng bán dẫn hiện nay đã chuyển sang dạng 3D FinFET (có hình dạng của cái vây) nên con số này chỉ còn ý nghĩa gọi tên cho một tiến trình mà thôi, nó không phải là kích thước của bất kì thứ gì nữa.
Nên xem thêm nếu bạn vẫn còn hiểu nhầm 10nm là dở hơn 7nm nếu chỉ dựa vào 2 con số này khi so sánh tiến trình của hai nhà sản xuất chip khác nhau.
14nm, 10nm, 7nm, 5nm: Thực ra con số này đo cái gì trên con chip? Ý nghĩa của chúng là gì?
Chip 14nm, chip 7nm, chip 5nm là những cụm từ chúng ta nghe rất thường xuyên. Tuy nhiên ít khi nào chúng ta ngồi lại để xem chúng có ý nghĩa thật sự là gì. Trong bài này mình sẽ giải thích với các bạn những điều mình nghiên cứu được về chip 7nm hay…
tinhte.vn
Để khắc phục nhược điểm của cách đặt tên cũ, Intel sẽ đổi tên các tiến trình mới thành Intel 7, Intel 4, Intel 3 và Intel 20A.
- 2020, Intel 10nm SuperFin (10SF): đây là thế hệ tiến trình hiện nay, đang được dùng để sản xuất các CPU dòng Tiger Lake.
- Nửa sau năm 2021, Intel 7: trước đây nó được gọi là 10nm Enhanced Super Fin (10ESF). CPU dòng Alder Lake và Sapphire Rapids giờ sẽ được gọi tên tiến trình là Intel 7, với mức cải thiện hiệu năng trên watt là 10-15% so với thế hệ 10SF. Alder Lake hiện bắt đầu sản xuất số lượng lớn.
- Nửa sau năm 2022, Intel 4: trước đây Intel gọi nó là 7nm, giờ họ đổi lại cho tăng tính cạnh tranh. Intel từng giới thiệu rằng các CPU Meteor Lake sẽ sử dụng tiến trình này, và phòng lab của công ty đang thử nghiệm nó. Intel kỳ vọng hiệu năng trên watt sẽ cải thiện 20% so với đời trước. Ngoài ra, Intel 4 sẽ chuyển sang dùng kĩ thuật quang khắc bằng tia EUV (tạm dịch: siêu tia cực tím). Các dòng Intel Xeon kế tiếp cũng sẽ dùng Intel 4
- Nửa sau năm 2023, Intel 3: trước đây được gọi là Intel 7+. Chip sẽ được quang khắc bằng EUV và những “thư viện mật độ cao mới”. Intel 3 sẽ chia sẻ một số tính năng của Intel 4, nhưng nó vẫn có nhiều thành phần được cải tiến đủ để gọi là một thế hệ mới. Intel 3 kỳ vọng sẽ có mức cải thiện hiệu năng trên watt tăng 18% so với Intel 4
- Năm 2024, Intel 20A: trước đây được gọi là Intel 5nm. Chữ A này đại diện cho đơn vị là Ångström, 10A = 1nm. Hiện không có nhiều chi tiết được tiết lộ, chỉ biết rằng Intel sẽ chuyển từ bóng bán dẫn FinFET sang bóng bán dẫn Gate-All-Around (GAA), và họ gọi nó bằng cái tên RibbonFETs.
- Năm 2025, Intel 18A: tiến trình này sử dụng các máy quang khắc mới nhất từ ASML.
Vì sao Intel đổi tên tiến trình
Một trong những lý do quan trọng, đã nói ở trên, là Intel đổi tên là để phù hợp với cách gọi của các hãng khác. Cả TSMC và Samsung, là đối thủ của Intel, đang dùng cách trên để đặt tên cho các thế hệ tiến trình mới của mình. Intel 4nm sẽ tương đương với TSMC 5nm, thậm chí khi nhìn ở mặt truyền thông thì có khi lại còn có lợi hơn. Lúc Intel đạt mức 3nm thì TSMC cũng là 3nm, hai bên ngang nhau. Nhưng điều này chỉ diễn ra nếu Intel kịp đưa tiến trình mới vào sản xuất đại trà kịp lúc.
Thay vì so về tên tiến trình, việc so sánh về mật độ bóng bán dẫn sẽ giúp chúng ta có cái nhìn tổng quan hơn. Mời bạn xem bảng bên dưới, đơn vị là MTr/mm2 (mega-transistor trên mỗi millimeter vuông). Số nào có đánh dấu * là số ước tính từ các công ty.
Nhiều chuyên gia và nhà phân tích đã khuyên Intel đổi tên tiến trình từ lâu, ví dụ như anh chàng bên trang AnandTech chuyên về chip. Có một lãnh đạo cấp cao của Intel nói với AnandTech rằng “những khách hàng thật sự quan tâm về vấn đề này thật sự hiểu được sự khác biết”. Đúng, nhưng đó chỉ là số ít. Cái mà Intel cần lấy lại là sự nhìn nhận của một hệ sinh thái rộng hơn, bao gồm những người yêu thích công nghệ, các chuyên gia máy tính, những nhà phân tích tài chính - vốn không phải là những người có thể hiểu được tất cả mọi thứ về tiến trình xử lý và dễ dàng bị các phương pháp truyền thông làm hiểu nhầm.
Có một điểm cần nhấn mạnh đó là Intel 7, trước đây là tiến trình 10ESF, không nhất thiết phải là một đợt nâng cấp lớn như cách chúng ta thường nghĩ về một thế hệ vi xử lý mới. Nó sẽ là một phiên bản cải tiến của 10SF nhưng có thêm “tối ưu bóng bán dẫn”. Còn từ Intel 7 xuống Intel 4 thì thật sự sẽ là một đợt nâng cấp tiến trình lớn.
Có phải Intel đang cố gắng lừa bạn không?
Không.
Vấn đề ở đây là không có quy luật tên gọi chung nào giữa các nhà sản xuất chip khác nhau. Như Intel trước đây mỗi lần họ nâng cấp nhỏ thì họ dùng dấu +, trong khi TSMC và Samsung sẵn sàng dùng một con số mới dù đó chỉ là một đợt nâng cấp “giữa vòng đời”.
Ví dụ, Samsung 7LPP là một đợt nâng cấp lớn, nhưng 6LPP, 5LPE và 4LPE là những bản nâng cấp nhỏ sau đó trên cùng nền tảng thiết kế. Phải tới 3GAE mới là bản nâng cấp lớn. Tương tự, TSMC 10nm thực chất là bản nâng cấp của 16nm, trong khi 16nm xuống 7nm là một bản nâng cấp lớn. Còn với Intel, từ 14nm xuống 10nm là nâng cấp lớn, và 10nm xuống 7nm là nâng cấp lớn.
Quảng cáo
Intel đã dở ở khâu đặt tên, mà lại còn gặp thêm các rắc rối kĩ thuật khiến họ chậm đưa tiến trình 10nm vào sản xuất đại trà càng làm tình hình thêm tệ. Ví dụ, nếu Intel đặt tên cho 14nm+ là 13nm, rồi 14++ là 12nm thì có thể tình hình đã không tệ đến thế. Về mặt truyền thông và marketing, đây là một cơn ác mộng. Người ta giờ còn chọc Intel bằng những cái tên như Intel 14++++++. Thế nên cứ mỗi lần Intel giới thiệu tiến trình mới, họ phải giải thích lại từ đầu, dành cho những người mới bước vào tìm hiểu thông tin về vi xử lý.
Ngoài ra, không chỉ mang cái tên mới, Intel còn kỳ vọng sẽ ứng dụng thiết kế transistor mới hoàn toàn trong những năm tới đây. Trước kia, Intel đã công bố thiết kế các lớp xếp chồng, gọi là Foveros. Intel 20A sẽ dựa trên công nghệ này để trở thành hiện thực. Và cũng nhờ đó, định luật Moore sẽ bước vào một kỷ nguyên mới. Thay vì cố gắng thu gọn khoảng cách giữa từng transistor trên một đơn vị diện tích đế chip, giờ đây Intel chọn giải pháp xếp chồng transistor lên nhau nhằm tăng số lượng transistor, giữ cho định luật Moore vẫn còn giá trị.
Bạn có thể xem kĩ hơn về kỉ nguyên Angstrong mà Intel nói tới trong bài này:
Nói thêm về Intel EUV
Trong số các thông báo mới được đưa ra, thông báo về việc thắt chặt mối quan hệ với ASML, công ty duy nhất trên thế giới đang làm ra các cỗ máy quang khắc bằng tia EUV trên thị trường dùng để sản xuất chip. Bạn có thể tìm hiểu thêm nhiều thông tin về ASML ở đây, rất hay, lượng kiến thức này rất tuyệt.
Năm 2012, Intel, TSMC và cả Samsung đều đầu tư vào ASML. Ở vai trò là một cổ đông quan trọng và cũng là một khách hàng của ASML, TSMC báo cáo hồi tháng 8/2020 rằng họ đang sở hữu 50% số máy EUV của ASML. Intel thì đi sau, hiện tại chưa có sản phẩm nào của Intel dùng EUV cả. Chỉ đến khi Intel ra mắt Intel 4 vào năm 2022 thì mới bắt đầu áp dụng EUV.
Trong năm 2021 này, ASML dự kiến sẽ sản xuất khoản 45-50 máy EUV, còn năm sau là 50-60 máy. Số lượng máy EUV mà Intel đặt hàng ASML hiện tại đang là một ẩn số. Chỉ biết là mỗi máy có giá khoảng 150 triệu USD và mất 4-6 tháng để lắp đặt.
Quảng cáo
Intel nói họ sẽ sử dụng công nghệ EUV mới của ASML với tên gọi High-NA EUV. NA là “numerical aperture”, và cụm từ này có nghĩa là bạn có thể tạo ra các tia EUV rộng tới mức nào trước khi tia sáng chạm vào tấm wafer bán dẫn và bắt đầu quá trình quang khắc mạch điện giúp kết nối các bóng bán dẫn với nhau. Chùm sáng càng rộng thì năng lượng của ánh sáng càng lớn, khi nó đi qua hệ thấu kính thu nhỏ lại thì sẽ giúp tạo ra các đường khắc chính xác hơn.
Thông thường trong quá trình quang khắc, khi dùng kĩ thuật “single-pattern”, một tấm wafer sẽ được phủ bằng vật liệu nhạy sáng. Ánh sáng đi qua một lớp “mask” (giống như là một bản vẽ, một bản đồ của con chip) và thay đổi hóa tính của lớp vật liệu nhạy sáng này, sau đó nhúng vào các hỗn hợp hóa chất để hình thành nên những mạch điện phức tạp. Khi kích thước silicon trở nên quá nhỏ so với bước sóng dùng để khắc, tỉ lệ lỗi tăng lên. Thế nên người ta phải chuyển sang kĩ thuật “Double patterning” với 2 lớp mask, mỗi lớp có một nửa của con chip, để tăng độ chính xác, bù lại thời gian khắc lâu hơn, giảm sản lượng của nhà máy.
Nhờ kĩ thuật High-NA EUV, Intel có thể khắc chip bằng single-pattern trong khi vẫn giữa được độ chính xác cao, sản lượng lớn.
Hiện tại các hệ thống khắc EUV có chỉ số NA là 0,33, còn của hệ thống mới là 0,55. ASML nói rằng các khách hàng của họ có thể bắt đầu dùng High-NA vào năm 2025, 2026. Còn chiếu theo thông báo của Intel, có vẻ họ sẽ đưa nó vào vận hành giữa năm 2024 nhờ việc hợp tác giữa Intel và ASML.
Nguồn: Intel
