Estas son las tecnologías que moverán las futuras CPU de Intel

El diseño y fabricación de procesadores no solo se reduce a la creación de nuevas arquitecturas, sino que estas dependen de otros campos de investigación y desarrollo. Pues bien, Intel en la IEDM 2021 ha hablado del desarrollo de las tecnologías que harán posible el diseño y producción en masa de sus procesadores más allá de 2025. ¿Cuáles son estas tecnologías y qué cambios nos esperan?

Una de las particularidades de Intel es su integración vertical donde es diseñadora y fabricante de chips al mismo tiempo. Esto les permite a sus arquitectos trabajar codo con codo con los ingenieros que se dedican a crear nuevos procesos de fabricación no solamente de cara a crear librerías Full Custom de los nodos futuros. Debido a esto como compañía les permite diseñar las futuras CPU y GPU alrededor de dichos avances.

Veamos, por tanto, que tecnologías han presentado desde Intel en el International Electron Devices Meeting de este año

Intel en la IEDM 2021

El tiempo que existe entre que se empieza el diseño de un procesador hasta que llega a nuestras manos para que lo podamos usar es largo en tiempo. Pese a que estamos acostumbrados a ver una cadencia de lanzamiento continua por parte de los diversos fabricantes, el tiempo de diseño puede alargarse hasta los cinco años en total y más en empresas que utilizan librerías Full Custom para diseñar sus procesadores como es el caso de la empresa fundada por Gordon Moore.

Por lo que Intel en la IEDM 2021 ha hablado sobre los tres objetivos de cara al futuro, los cuales son:

  • Tecnologías esenciales para el escalado: lo cual tiene relación con la Ley de Moore y con ello permitir que haya la mayor cantidad de transistores por área, aunque para ello sea necesario el desarrollo de nuevos tipos de empaquetado del tipo 3DIC y 2,5DIC. Así como el uso de nuevos tipos de transistor.
  • El segundo punto al que se van a centrar es en mejorar el consumo energético en la comunicación de la información, uno de los desafíos más grandes a día de hoy en el diseño de nuevos procesadores.
  • Creación de nuevos conceptos como es el uso de nuevos tipos de interruptores, uso de mecanismos electromagnéticos e incluso de computación cuántica.

Todas estas tecnologías de las que hablaremos a continuación no las veremos, por tanto, a corto plazo en el porfolio de Intel, sino que son un adelanto de lo que nos espera el futuro, tanto a medio plazo como lejano.

IEDM 2021: Foveros Direct HBI, 3DIC y GAA

Intel IEDM 2021

Una de las claves de cara a los empaquetados 3DIC no es otro que el aumento de la cantidad de interconexiones en la conexión vertical entre chips. Ya que con una gran cantidad de conexiones se puede alcanzar anchos de banda muy altos con poca velocidad de reloj y, por tanto, con voltajes muy bajos.

La tecnología de intercomunicación 3DIC de Intel es llamada Foveros, la cual llegará en su primera generación en las GPU HPC Ponte Vecchio, mientras que Foveros Omni y Foveros Direct, que permite hasta 10.000 contactos por milímetro cuadrado, se encuentran en los de próxima generación y el primero de ellos ya se está utilizando en el desarrollo de futuros productos, por lo que deberíamos esperar el uso de ambos para los procesadores bajo el nodo Intel 4.

Intel IEDM 2021

El otro punto relacionado con la creación de chips 3DIC que Intel ha mostrado en la IEDM tiene que ver con el uso de transistores GAA. Para ello van a emplear su tecnología Nanoribbon, la cual consistirá en semiconductores NMOS y PMOS cuyas puertas están envueltas alrededor de canales ultra delgados en los cuatro lados. Intel espera que la densidad de los chips 3DIC sea entre un 30 y 50% superior al usar transistores de este tipo, una cifra mucho mayor que la que alcanzarían con el uso de FinFET.

Este tipo de transistores no harán uso del nodo Intel 4, aunque sí de los nodos de fabricación posteriores y no podemos pasar por alto que el futuro de las CPU y las GPU pasa por la creación no solo de estructuras basadas en chiplets, sino también en el uso de 3DIC, ya sea para comunicar lógica con lógica como lógica con memoria.

Power Switches GaN y FeRAM como eDRAM

Intel IEDM 2021

Otra de las novedades que Intel ha mostrado en la IEDM 2021 tiene relación con la presentación de los llamados Power Switches GaN (Nitruro de Galio). ¿El trabajo de estas piezas? Se colocan en los transistores PMOS dentro de las puertas GAA para el suministro del voltaje. Por el momento están pensados para funcionar como modos de alto voltaje, por lo que están en especial diseñados para radiofrecuencia integrada.

Tampoco podemos pasar por alto la implementación de memoria embebida haciendo empleo de memoria RAM ferroeléctrica o FeRAM. La cual permite la creación de memoria con una densidad mucho más grande que la SRAM, pero sin los problemas de la DRAM en cuanto a velocidad. ¿La velocidad de esta memoria? Pues bien, se habla de latencias de 2 nanosegundos, una latencia igual a la de las actuales latencias con las cachés de primer nivel.

MESO y la transición más allá de MOSFET

Intel MESO computación cuántica

Con todo el sector investigando en la computación cuántica para ir más allá de los límites del silicio no es de extrañar que Intel esté desarrollando tecnología este tipo que pueda fabricar haciendo uso de la tecnología CMOS que lleva varias décadas siendo utilizada para la creación de nuevos procesadores.

Ya para terminar nos queda hablar de la lógica MESO, la cual utiliza espines magnéticos como transistores. ¿El objetivo de Intel con dicha tecnología? La creación de un tipo de transistor situado entre los semiconductores de la actualidad y las futuras y aún lejanas computadoras cuánticas.

Por supuesto, Intel también realiza investigaciones en áreas que tienen muy poco que ver con las funciones con las que estamos familiarizados. Se trata de técnicas fundamentalmente nuevas, como la lógica MESO, que contempla los espines magnéticos como un tipo de transistor. Esta lógica de par de giro debería permitir métodos completamente nuevos para construir un transistor y rangos entre la tecnología de semiconductores actual y lo que implementan las computadoras cuánticas.

Fuente > Intel

¡Sé el primero en comentar!