Разборка Panther Lake раскрывает детали чипа Intel 18A — TSMC по-прежнему лидирует по плотности

Компания SemiAnalysis провела углубленный анализ процессора Intel Core Ultra 7 365 (Panther Lake), представив первый независимый обзор внутреннего устройства чипов и самой передовой на сегодняшний день технологии производства микросхем компании Intel. Анализ сосредоточен на технологическом процессе Intel 18A, включая новую конструкцию транзисторов и систему питания с обратной стороны — две технологии, которые компания считает ключевыми для своего возвращения на рынок производства.

Ключевым выводом является то, что компании Intel удалось успешно внедрить обе технологии в реальный чип для потребительского рынка. Однако результаты разборки также указывают на то, что по плотности логики технологический процесс 18A примерно соответствует технологическому процессу N3E компании TSMC. Однако названия «18A» и «N3E» не следует трактовать как буквальные физические размеры 1,8 и 3 нм соответственно: это обозначения технологических узлов, а не непосредственно сопоставимые измерения.

Panther Lake — это первый процессор Intel для потребительского рынка, в котором используются транзисторы RibbonFET, представляющие собой версию технологии «gate-all-around» (GAA), разработанную компанией. Вместо пропускания тока через узкие вертикальные «ребра», применявшиеся в более ранних конструкциях FinFET, в RibbonFET используются четыре горизонтальных слоя кремния, расположенных один над другим. Затвор транзистора окружает каждый слой, что обеспечивает Intel более точный контроль над электрическим током, протекающим через транзистор, и способствует снижению утечки тока.

Другим важным изменением является PowerVia — реализованная компанией Intel система подачи питания с обратной стороны. В традиционном процессоре сигналы питания и данных проходят через металлические слои проводки, расположенные над транзисторами. Технология PowerVia переносит большую часть сети питания на обратную сторону микросхемы, под слой транзисторов. Это освобождает переднюю часть микросхемы для прокладки сигнальных проводов и позволяет использовать более короткие и широкие пути питания, что потенциально снижает электрическое сопротивление и повышает стабильность напряжения для наиболее требовательных блоков микросхемы.

Один из наиболее интересных выводов, сделанных в ходе разборки, касается плотности транзисторов, что позволяет более сдержанно оценить конкурентные позиции технологического процесса 18A. Компания SemiAnalysis провела измерения вычислительной логики Panther Lake, изготовленной по процессу 18A, и установила, что её плотность примерно соответствует плотности логики графического процессора, изготовленной по процессу N3E компании TSMC. Это значимый результат для Intel, которая в последние годы отставала от крупнейших контрактных производителей микросхем в области передовых технологических процессов. Однако, по данным SemiAnalysis, по пиковой плотности 18A не превосходит более новые узлы TSMC — N3P и N2 — или узел SF2 компании Samsung.

Это имеет важное значение, поскольку плотность транзисторов остаётся одним из наиболее чётких показателей потенциальных преимуществ производственного узла в плане стоимости и масштабируемости. Подход Intel по-прежнему может обеспечивать преимущества в плане энергопотребления, гибкости трассировки и производительности, однако это не означает автоматического достижения минимально возможной площади логики.

Анализ также демонстрирует, как компания Intel использует чиплеты и передовые технологии корпусирования для объединения различных технологических процессов в одном продукте. Процессор объединяет отдельные вычислительные, графические (GPU) и ввод-вывод (I/O) модули на пассивной кремниевой основе с использованием корпусирования Foveros-S. Вычислительный модуль изготовлен по технологическому процессу Intel 18A, тогда как графический процессор представлен в двух версиях: четырехъядерный модуль Xe3, произведенный по технологическому процессу Intel 3, и более крупная 12-ядерная версия, изготовленная компанией TSMC с использованием технологического процесса N3E. Модули ввода-вывода также производятся компанией TSMC с использованием более старого технологического процесса N6.

Компания SemiAnalysis обнаружила заметные изменения и внутри вычислительного модуля. Результаты разборки указывают на то, что архитектура процессора Panther Lake представляет собой эволюцию, а не полную переработку. Площадь его производительного ядра Cougar Cove остаётся близкой к площади ядра Lion Cove, использовавшегося в процессорах предыдущего поколения Lunar Lake, даже несмотря на увеличение объёма кэша второго уровня с 2,5 МБ до 3 МБ на ядро. По оценкам SemiAnalysis, в ядре Cougar Cove аналогичной площади помещается на 20 % больше кэша L2. В то же время четырехъядерный кластер E-ядер Darkmont LP примерно на 5 % меньше своего предшественника.

Разбор устройства также указывает на переработку архитектуры ускорителя искусственного интеллекта Intel с акцентом на повышение эффективности. Сообщается, что NPU 5 в Panther Lake занимает на 36,9 % меньшую площадь, чем NPU 4 в Lunar Lake, при этом сохраняя тот же общий количество операций INT8 MAC. Компания Intel объединила вычисления в меньшее количество более крупных нейронных вычислительных модулей и сократила количество буферных памятей и DSP-процессоров SHAVE с 12 до шести. NPU 5 также добавляет встроенную поддержку FP8 — формат данных с пониженной точностью, который всё чаще используется для инференции ИИ.

Графический процессор даёт ещё один интересный повод для сравнения. Ядро Xe3 в блоке GT1 на базе Intel 3 примерно на 55 % больше, чем ядро в 12-ядерном блоке GT2 на базе N3E. Проще говоря, собственный технологический процесс Intel позволяет производить этот графический процессор, однако технология N3E от TSMC дает Intel возможность разместить значительно больше графического оборудования на той же площади кристалла.

Отчёт SemiAnalysis не представляет Panther Lake в качестве доказательства того, что Intel уже восстановила своё решающее преимущество в области технологического процесса. Напротив, он демонстрирует, что компания достигла важного технического прорыва: ей удалось внедрить новые методы создания транзисторов и организации питания в коммерческий чип для ПК. Однако технологическому процессу 18A ещё предстоит доказать, что он способен обеспечить Intel устойчивое преимущество перед TSMC в плане производительности, энергоэффективности и производственных затрат.