Intel PowerVia, la nuova tecnologia di alimentazione dei chip pronta nel 2024

Intel è la prima società di semiconduttori al mondo a dimostrare, su un chip di prova con le stesse caratteristiche di un prodotto finito, l'implementazione dell'alimentazione dalla parte posteriore (backside power delivery) anziché anteriore. PowerVia, questo il nome della soluzione tecnologica, sarà introdotta con il processo produttivo Intel 20A nella prima metà del 2024. A giovarsi di questa soluzione dovrebbe quindi essere il progetto Arrow Lake.

"Utilizzando un processo sperimentale e un successivo chip di prova, siamo riusciti a eliminare i rischi connessi all'alimentazione dalla parte posteriore per i nostri processi, assicurando che Intel sia in vantaggio di un processo rispetto alla concorrenza nel portare questa tecnologia sul mercato", ha dichiarato Ben Sell, Intel Vice President of Technology Development.

Con PowerVia, Intel intende risolvere il crescente problema dei colli di bottiglia delle interconnessioni legati alla miniaturizzazione, spostando il percorso dell'alimentazione nella parte posteriore del wafer. In questo modo, Intel punta a separare alimentazione e segnali che affollano gli strati metallici dei transistor, alla ricerca di possibili vantaggi su entrambi i fronti.

"Da decenni, ormai, le linee di alimentazione e di segnale all'interno dell'architettura di un transistor utilizzano le stesse risorse a scapito uno dell'altra. Separandole, i chip possono aumentare prestazioni ed efficienza energetica e fornire risultati migliori. L'alimentazione dalla parte posteriore è di vitale importanza per ridurre le dimensioni dei transistor, consentendo ai progettisti di aumentarne la densità senza sacrificare risorse per fornire più potenza e prestazioni", ha dichiarato la casa di Santa Clara.

Per arrivare a mettere a punto PowerVia, Intel ha scelto di disaccoppiarne lo sviluppo dai transistor RibbonFET (Gate-All Around) al fine di assicurarsi che fosse pronto per l'implementazione su silicio con i processi Intel 20A e Intel 18A. Intel sembra quindi aver imparato dalla disastrosa messa a punto dei 10 nm, quando ambizioni troppo elevate - ovvero implementare troppe novità contemporaneamente - le impedirono per anni di passare a un processo produttivo più avanzato dando modo a TSMC (e ai suoi clienti) di superarla dal punto di vista tecnologico.

Dopo la fabbricazione e il test su un chip di prova in silicio, Intel ha potuto confermare che PowerVia offre un uso altamente efficiente delle risorse del chip, più del 90% delle celle, e un'importante scalabilità dei transistor, consentendo ai progettisti di ottenere maggiori prestazioni ed efficienza nei loro prodotti. Si parla, ad esempio, di un miglioramento di oltre il 30% nella caduta di tensione e un vantaggio del 6% nella frequenza. Intel ha anche ottenuto caratteristiche termiche nel chip di test PowerVia in linea con le maggiori potenze previste dallo scaling logico.

Per entrare maggiormente nei dettagli, il chip di prova realizzato ha preso il nome di "Blue Sky Creek", ed è stato ottenuto usando il processo Intel 4 con litografia EUV. Blue Sky Creek deriva da Meteor Lake e usa due die di E-core basati su architettura Crestmont.

Intel ha usato Crestmont per due ragioni: la prima è che l'architettura è stata progettata sin dall'inizio per Intel 4, rendendola quindi un buon candidato per saggiare la combinazione Intel 4 + PowerVia. La seconda è che gli E-core sono piccoli, 33,2 mm2 per ogni gruppo di quattro core, garantendo una buona complessità ma senza le difficoltà date da un die più grande in sede di produzione.

Per Intel questa innovazione è importante in primis per la produzione di processori sempre migliori, ma è anche una freccia da scoccare per fare colpo anche sui futuri clienti di Intel Foundry Services (IFS), la sua divisione dedicata alla produzione per conto terzi. "PowerVia è molto più avanti rispetto alle soluzioni di alimentazione dalla parte posteriore della concorrenza, offrendo ai progettisti di chip, inclusi i clienti di Intel Foundry Services (IFS), un percorso più rapido verso importanti guadagni in termini di consumi e prestazioni nei loro prodotti", conclude la società americana.