¿Perdido con los nanómetros? Así son Intel 7, Intel 4, Intel 3 y 20A

Estamos ante un cambio generacional en lo que se refiere algo tan crucial para la industria como es un nodo litográfico, también llamado proceso litográfico. Hay una carrera, una maratón a años vista que tiene como principal meta y fin dominar todos los sectores que tengan chips en un plazo de tiempo de pocas décadas. Intel está en ese camino y adaptó el nombre de sus procesos de futuro más inminente, lo cual ha desconcertado a propios y extraños. Además, ahora tenemos más datos sobre ellos, así que ¿qué son Intel 7, Intel 4, Intel 3 e Intel 20A?

Es sin duda un problema el seguir ya no solamente las CPU, sus modelos y características, sino el proceso litográfico que implementan ha cambiado. La primera pregunta es obvia, ¿por qué Intel cambia los nombres que ha seguido hasta ahora?

Arquitectura de transistor FinFET

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La tecnología avanza y ahora más que nunca. Todo se enfoca al rendimiento y a la eficiencia en la cuadratura contínua del círculo que nunca termina de llegar y que para entonces «será tarde» en una especie de giro temporal donde el pasado es hoy, o eso parece.

Desde los 22 nm ya ha llovido mucho, pero ese es el momento crucial donde Intel comenzó a implementar los transistores FinFET que en breve verán su fin, pero justamente este es el punto de partida para marcar la inflexión y lo que está por venir. FinFET como tecnología de transistor mejoró el llamado «Area Gate» con una estructura 3D muy avanzada para su tiempo y como tal se mejoró el escalado del área total por transistor.

Esto puso en jaque las medidas en aquel momento actuales y marcó una nomenclatura distinta y un salto objetivo donde Intel decidió cambiar el nombre a sus nodos y de ahí nació el de 22 nm para las obleas de 300 mm.

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¿Qué ocurrió después? Muchos saben la historia: TSMC llegó, vio y venció, al menos momentáneamente, lo que al integrar un proceso litográfico más avanzado implica que de alguna manera pueden hacer mejor marketing que Intel, al menos hasta ahora.

El problema que hemos tratado alguna que otra vez es que no hay una unificación de criterios para poner nombres a los transistores como tal, porque cada compañía saca pecho de las mejoras que implementan y escoge una forma de determinar la ventaja.

Comparativamente un Pitch Gate de Intel a mismo número nomenclativo no tiene nada que ver con TSMC o Samsung y viceversa, es decir, los 10 nm de unos no se corresponden técnicamente con los de la competencia, escojamos el fabricante que escojamos. Desde el punto de vista del marketing el menor número implica menor tamaño del transistor y ello daría como resultado mejor área, pero esto no es cierto en la gran mayoría de casos.

Nuevos nombres: Intel 7, Intel 4, Intel 3 e Intel 20A

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Los 10 nm actuales de Intel son un poco más avanzados que los 7 nm de TSMC y un paso por delante de los 8 nm de Samsung y lo mismo ocurrirá en poco más de un año con sus 7 nm frente a los 5 nm y 3 nm de sus rivales (menos Samsung con GAA, si es que llega a tiempo).

Por lo tanto, el gigante azul tenía que poner un poco de orden y organizar sus características técnicas con las nomenclaturas fijadas, porque no estaban funcionando en el gran público. Por eso y respetando los 10 nm actuales a los cuales se les ha añadido la coletilla «SuperFin», el problema es que esto creó en un primer momento controversia porque parecía que los 10 nm+ tendrían dicho nombre y no es así realmente.

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Esto es debido a la alineación que hemos mencionado anteriormente y que deja el camino allanado para el futuro con 4 nombres clave que vamos a explicar a continuación ya con más datos en la mano: Intel 7, Intel 4, Intel 3 e Intel 20A, donde los de Santa Clara han prescindido totalmente de la coletilla «nm».

Intel 7

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La evolución de los 10 nm llamada primero 10 nm+ y luego 10 nm SuperFin como bien hemos explicado justo arriba finalmente se llamará Intel 7. Todo este embrollo viene de los problemas, atrasos y anuncios que los azules han hecho con el paso de los años y que finalmente toman forma con este nuevo nombre ya adaptado a la próxima década.

¿Cuáles son sus principales mejoras? Lo más importante es el rendimiento, donde Intel asegura que podremos ver un incremento por vatio que podría llegar al 15% frente a los actuales 10 nm, aunque también inciden en que podría ser del 10% en el peor de los casos.

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¿Es mucho o poco realmente? Bueno, siendo una actualización de los 10 nm anteriores y viendo el salto es más que correcto, puesto que dichos porcentajes son normalmente los que se consiguen en un nuevo nodo, así que llamarlo Intel 7 es en nuestra opinión más que correcto.

Siguen siendo transistores FinFET, pero hay optimizaciones clave que antes no conocíamos, como una mejor resistencia, un mejor control de la energía así como de su entrega. Esto lo hemos visto en los procesadores Alder Lake, donde la eficiencia de Intel ha mejorado mucho clock por clock.

Intel 4

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Volvemos a situarnos, ya que si los 10 nm SuperFin ahora son Intel 7, los antiguos 7 nm ahora se llaman Intel 4. ¿Cuál será el salto aquí? Teniendo en cuenta de que será el primer nodo de la compañía en usar EUV como tecnología de grabado las expectativas son realmente altas y con razón. El gigante azul habla de un 20% de ganancia en rendimiento por vatio, lo cual si tenemos en cuenta que en principio se van a usar hasta 12 capas en cada oblea es un dato muy relevante.

¿Por qué? Bueno, es sencillo. Un menor número de capas implica mayor simplicidad de creación de la oblea, menores costes y más rendimiento.

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Intel va a optimizar el número de capas para lograr una reducción de la energía que será mejor en cuanto a rendimiento según nos acerquemos a las CPU que tienen mayores limitaciones energéticas.

Dicho de otro modo, los procesadores con TDP más bajos podrían mejorar ese 20% de rendimiento en dicho nodo, aunque no sabemos en cuanto. ¿Cuándo llegará al mercado y con qué arquitecturas? Pues será en algún punto de 2023, posiblemente hará el debut antes de mitad de año con Meteor Lake para escritorio y para finales de año será igual para Granite Rapids en Centros de datos y servidor.

Intel 3

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Este proceso litográfico también viene con cierta controversia porque la compañía no ha especificado al 100% si es el antiguo nodo de 7 nm+ o el nombrado en su momento 7 nm++. Por lo poco que sabemos de él es más probable que fuese este último porque Intel afirma que habrá otro 18% más de rendimiento por vatio.

Además, el salto en la reducción de la energía es mayor y el rendimiento es más escalable conforme la CPU requiera menor voltaje o esté limitada para ello, así que de nuevo podríamos ver algún pequeño resquicio más de rendimiento.

Intel 3 como tal será el fin de la tecnología de transistor FinFET y será el precursor técnicamente del salto más grande en la historia de la compañía. Para ello, este Intel 3 tiene una mayor densidad de área en base a un crecimiento de las HP, lo que ofrece todavía mejor resistencia, materiales de nueva factura que mejorarán las interconexiones de las capas y con ello será posible interconectar más interposers.

La tecnología EUV aquí tiene mucho que decir de nuevo, hasta el punto que la compañía ha dicho que el salto será más grande que en estándar anterior que hemos visto, es decir, hay una mejora mayor que en los nodos previos. La arquitectura que dará vida a este nodo será Arrow Lake a finales de 2023 si todo va bien o principios de 2024 a más tardar.

Intel 20A

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Es el cambio más grande como concepto y novedad que Intel ha implementado en su historia, porque engloba una serie de mejoras de gran calado. La denominación A hace referencia a la unidad de medida Angstrom, principalmente porque la compañía quiere dejar atrás el nanómetro como tal.

Llegará en algún punto de 2024, posiblemente en la primera mitad, aunque ya ha rumores de que podría ser para final de año debido a todo lo que estamos viendo con los retrasos en todas las compañías. Igualmente, la principal mejora es que se dice adiós a FinFET y diremos hola a RibbonFET, la implementación de Intel de la tecnología GAA o Gate-All-Around que ya tratamos en su correspondiente artículo en exclusiva.

Intel 20A

La segunda mejora es la llamada PowerVia, la cual está destinada al consumo eléctrico así como a su implementación en el transistor. FinFET era alimentado por la parte superior del transistor mediante el mismo sistema que enrutaba la señal, lo que requería una precisión casi absoluta e innovar constantemente en los materiales usados a cada salto litográfico.

Intel 3 es el límite e Intel 20A lo que hará con esta tecnología PowerVia es simple: separar en un nuevo esquema del transistor la ruta de la señal y el suministro eléctrico, el cual ahora se producirá por la parte inferior de cada uno de ellos. No hay que ser muy listo para ver las ventajas que antes no podían darse por la propia estructura FinFET de cada transistor: mejor eficiencia, menor consumo, mejor señal, suministro más estable, mejor control en las Gates, menor ruido de la señal, mejores latencias internas, por no hablar de la menor tasa de fallos por oblea.

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¿Cómo lo hacen? Básicamente se añade una capa debajo de los transistores en la parte posterior de la oblea donde se crean los cables de alimentación para cada unidad. Intel está tan segura de que los resultados serán buenos que incluso podrían adaptarla a FinFET gastando recursos en ello.

Y es que ni siquiera están seguros de poder implementarla, pero en palabras del gigante azul esperan al menos probarla. En cualquier caso, hablamos de un nodo que llegaría presumiblemente en 2025, a finales, aunque entraría en producción ya en 2024 donde independientemente de esto se espera que de vida a la arquitectura de núcleos Nova Lake con Panther Cove y Darkmont como microarquitecturas de rendimiento y eficiencia respectivamente.

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