Sie haben alle den Vorteil und doch Intel Mit ihrem alten 14-nm-Lithografieprozess führen sie sie weiterhin in einen Abschnitt, der so grundlegend wie die Frequenz ist. Warum AMD kann nicht mit den Geschwindigkeitsangaben seines Rivalen mithalten? Welche Faktoren begrenzen einen solchen notwendigen Parameter und wie könnte AMD seine Aufzeichnungen in diesem Abschnitt verbessern?
Wenn es eine Sache gibt, über die wir uns klar sein sollten, ist die Tatsache, dass eine höhere CPU Frequenz ist gleichbedeutend mit einigen Stärken, aber auch einigen Schwächen. Intel und AMD sind zu dem Ausgangspunkt zurückgekehrt, der im Pentium 4 gegenüber dem Athlon 64 zu sehen war, und obwohl sich die Geschichte nicht als solche wiederholt, stehen sie in gewisser Weise wieder vor Geschwindigkeit und Optimierung.
Drei Schlüsselfaktoren zum Verständnis des Frequenzproblems
Die erste davon hängt zweifellos mit dem lithografischen Verfahren der TSMC zusammen. Und es ist so, dass wir, wie wir in einem anderen Artikel gesehen haben, mehrere Materialien haben, die die physikalische Grenze zwischen den verschiedenen Schichten der Wafer erreicht haben.
Obwohl mit Materialien wie Kobalt experimentiert wird, impliziert die Reduzierung der Nanometer, dass die Transistoren zwar kleiner werden, die Verbindungskabel zwischen den Wafern jedoch ebenfalls reduziert werden müssen, und diese sind derzeit viel größer. Größere Kabel bedeuten einen höheren Energieaufwand und als solche treten Leckagen in größerem Ausmaß auf, was bedeutet, dass der Betrieb eines Transistors in Millionen von Zyklen pro Sekunde begrenzt ist.
Dieser erste Faktor ist eng mit dem zweiten verbunden: dem lithografischen Prozess selbst. TSMC konzentriert sich immer viel mehr auf die Dichte des Prozesses als auf die Endfrequenzen, die es erreichen kann. Um das Ganze abzurunden, ist die Synergie des Designs nicht so optimiert wie die von Intel bei 14 nm und dies ist ein klarer Nachteil, aber um es zu verstehen, muss man es aus der Sicht des blauen Riesen betrachten.
Intel stellt sowohl sein lithografisches Verfahren als auch sein Architekturdesign her. Dies bedeutet, dass es in der Lage ist, die Matrizen, Aufzeichnungsprozesse, Inspektionen und das allgemeine Design jedes Kerns oder jeder allgemeinen Architektur viel mehr und besser zu optimieren. Sie können den lithografischen Prozess an die Anforderungen der Architektur anpassen und umgekehrt, wodurch Sie einen klaren Vorteil gegenüber TSMC und AMD in Bezug auf die Frequenz erhalten.
Schaltungsdesign gemäß den physikalischen Eigenschaften des Materials und der Architektur
Es gibt ein zusätzliches Problem, das die gesamte Halbleiterindustrie betrifft und auf einem dritten Faktor beruht, der irgendwie alles oben Genannte umfasst, und das ist die Tatsache der Einschränkungen von Schweißnähten zwischen Materialien und Siliziumoxid.
Wie alle Materialien hat Silizium eine physikalische Grenze, die, obwohl sie mit bestimmten Schlüsselelementen gereinigt und verbessert wird, an die Decke stößt, bis Legierungen gefunden werden, mit denen die Messlatte angehoben werden kann. Intel scheint lange einen Weg gefunden zu haben, die physikalische Grenze von Siliziumoxid und kupfergebundenem Kobalt zu durchbrechen.
Diese Grenze scheint irgendwo zwischen 5 GHz und 5.2 GHz zu liegen, was TSMC derzeit nicht erreichen konnte und dass die MCM-Architektur von AMD auch nicht dazu beiträgt, diese Register zu überschreiten oder anzupassen. Einer der Vorteile, die Intel hat, um solch hohe Geschwindigkeiten zu erreichen, ist die Tatsache, dass es ein extrem ausgereiftes lithografisches Verfahren gibt und dass Details wie das Pitch-Gate oder die genannte Verwendung von Kobalt (bei 10 nm erforderlich und die Hauptquelle von) erforderlich sind verzögert offenbar Probleme).
Monolithische Prozessoren zu sein, hilft den Kernen, aus offensichtlichen Designgründen eine höhere Frequenz zu erreichen, was wir in Prozessoren wie Foveros für viele Jahre nicht sehen werden und vielleicht auch nicht.
Es ist nicht nötig, AMD und TSMC zu beeinträchtigen, aber die eigentliche Herausforderung, Intel zu erreichen, liegt in den letzten 500 MHz, wo anscheinend alles geschrieben herauskommt und den nächsten Schritt kompliziert.
Tatsächlich ist es möglich, dass der Anstieg der Frequenzen für mehrere Jahre stagniert und alles auf Verbesserungen der Architektur und des IPC reduziert wird, um die Leistung weiter zu steigern. Es kann sein, dass der i9-10900K der letzte einer Art ist, der den seriellen Frequenzrekord für viele Jahre hält, vielleicht bis zu dem Punkt, dass er nicht geschlagen wird, wenn nicht alle beschriebenen Probleme gelöst werden, da wir kurz davor sind Daunen-Nanometer sind keine Garantie für höhere Frequenzen.
