Processo produttivo Intel 14A: CPU e GPU più veloci con le 'Turbo Cell'. Di cosa si tratta?

Durante il Foundry Direct Connect tenutosi a San Jose, di cui vi abbiamo riportato gli annunci generali a questo indirizzo, Intel ha approfondito i dettagli del processo produttivo 14A atteso nel 2027.

Oltre alla seconda generazione dei transistor RibbonFET (RibbonFET 2) e un'architettura di alimentazione rinnovata, chiamata PowerDirect, evoluzione diretta di PowerVia, tra le novità chiave troveremo le cosiddette "Turbo Cell", una soluzione che promette di ridefinire il bilanciamento tra potenza, prestazioni ed efficienza energetica nei chip di prossima generazione.

La combinazione di queste tecnologie con la litografia EUV ad alta apertura numerica (High-NA EUV) dovrebbe offrire un miglioramento delle prestazioni per watt compreso tra il 15% e il 20% rispetto al processo 18A, che potrà essere applicato sotto forma di velocità di clock più elevate o un consumo energetico inferiore del 25-35% a parità di prestazioni.

Per quanto riguarda le Turbo Cell, definite da Intel come una tecnologia "boosted", ovvero potenziata, si tratta di una nuova libreria di celle standard pensata per migliorare quelle sezioni del chip in cui i segnali devono percorrere la distanza più lunga e dove ogni rallentamento può influenzare negativamente la frequenza operativa complessiva.

Tradizionalmente, per velocizzare questi percorsi critici si impiegano transistor più veloci, che però consumano più energia e occupano più spazio. Le Turbo Cell forniscono invece un'alternativa più flessibile, consentendo di aumentare la corrente di pilotaggio (drive current) in specifiche aree del chip - come, ad esempio, attraverso l'uso di celle "doppia altezza" nei layout più compatti (short libraries) - senza sacrificare eccessivamente la densità o l'efficienza energetica generale.

Intel ha previsto tre differenti librerie di celle standard per il processo 14A: una "tall" ottimizzata per la massima frequenza (ma meno densa), una "mid-size" pensata per il miglior compromesso prestazioni/consumi, e una "short" focalizzata sulla massima densità ed efficienza, utile per CPU e GPU. Le Turbo Cell si inseriscono in questo contesto permettendo combinazioni personalizzate di celle ad alte prestazioni e celle a basso consumo all'interno di uno stesso blocco logico, ottimizzando il bilanciamento tra potenza, prestazioni e area (PPA) in base alle esigenze applicative.

In termini pratici, l'impiego delle Turbo Cell dovrebbe tradursi in una maggiore frequenza di picco per le CPU e in una maggiore velocità dei cosiddetti "speed path" nelle GPU, il tutto senza penalizzare significativamente i consumi. Intel ha già distribuito il suo Process Design Kit (PDK) per il processo 14A ad alcuni partner selezionati, i quali stanno pianificando i primi tape out e chip di test.