记者探访英特尔Fab 42工厂:下一代芯片开发进展抢先知晓

2021年11月19日 18:50 次阅读 稿源:cnBeta.COM 条评论

作为“美国制造”的重要一环,Cnet 资深记者 Stephen Shankland 刚刚分享了亚利桑那州英特尔 Fab 42 工厂的参观体验。不过最让我们感兴趣的,还是下一代Sapphire Rapids 至强、Meteor Lake 台式处理器、以及 Ponte Vecchio GPU 的一瞥。

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(图 via Cnet

据悉,Fab 42 工厂主要负责 10nm(Intel 7)和 7nm(Intel 4)芯片的制造与测试,涵盖了英特尔下一代消费级、数据中心、高性能计算产品线。

比如 Meteor Lake 台式处理器、Sapphire Rapids 至强 CPU、以及面向 HPC 的 Ponte Vecchio GPU 。

Intel's Fab 42 - A Peek Inside(via

首先介绍 Meteor Lake,其定于 2023 年上市。作为英特尔首个采用多芯片设计的产品,Cnet 设法搞到了第一组测试芯片的照片。

它看起来与该公司在 2021 架构日活动期间展示的渲染图很像,而相关测试工具旨在确保 Forveros 互连封装工艺能够如预期般工作。

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Meteor Lake 测试芯片展示了在同一基板上互连的四个小芯片,参考官方分享的渲染图,顶部应该是计算块(Compute Tile)、中间为 SoC-LP、底下为 GPU 块。

不过从芯片尺寸上来看,WCCFTech 推测最上面的可能才是 GPU 块,核心计算块则被包裹在了中间(底层还是包含 IO 的 SoC-LP)。

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然后我们见到了 300mm 的Meteor Lake 测试芯片晶圆,该流程需要再次确保芯片上的互连如预期工作。

鉴于英特尔已经完成了 Meteor Lake 计算块方面的工作,如果一切顺利的话,最终芯片有望于 2022 年 2 月试产,并于 2023 年正式推出。

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其它方面,预计 Meteor Lake 系列台式 / 桌面 CPU 会采用升级后的高性能“Redwood Cove”架构,搭配 7nm EUV 工艺。不过在设计之初,英特尔就已经考虑到了不同制程节点下的应用。

有趣的是,Meteor Lake 或成为英特尔首次告别环形互连总线架构的 CPU 产品线。也有传闻称,Meteor Lake 或采用纯 3D 堆叠设计,并可利用来自外部晶圆厂的 I/O 芯片(比如台积电)。

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另有面向移动平台的 Meteor Lake-P / Meteor Lake-M

不过更重要的是,英特尔将正式在 CPU 上启用 Foveros 封装技术来连接基板上的各种芯片(XPU),这也与 14 代芯片上的“Compute Tile”描述保持一致。

插槽方面,它应该会保留对 LGA 1700 主板的支持(与 Alder Lake / Raptor Lake 一样),辅以 PCIe 5.0 和 DDR5 内存支持(主流和入门型号应该兼容 DDR4)。

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其次是面向服务器 / 数据中心市场的 Sapphire Rapids 至强产品线,标准 SKU 包含了 4 个计算块、但 HBM 版本还集成了四组高带宽缓存,整体 8 个小芯片通过 EMIB 互连进行通讯(芯片边缘较小的矩形条)。

如图所示,Sapphire Rapids-SP 至强 CPU 在片上集成了高达 64GB 的 HBM2e 内存,相关设计已显得相当成熟,表明其已做好在 2022 年之前部署于下一代数据中心的准备。

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标准款 Sapphire Rapids 至强 CPU 由四个 XCC 的小芯片组成,尺寸约 400 m㎡ 。顶级的 Sapphire Rapids-SP 至强处理器上总共有四个芯片,每个裸片通过 EMIB 互连起来。

EMIB 的间距为 55u,核心间距则是 100u 。普通的 Sapphire Rapids-SP 至强 CPU 具有 10 个 EMIB 互连(HBM2e 版本为 14 个),整个封装尺寸为 4446 m㎡ 。

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四个 HBM2e 内存则采用了 8-Hi 堆栈方案,英特尔打算每堆栈至少提供 16GB,那整个 Sapphire Rapids-SP 就是 64GB,封装尺寸也达到了惊人的 5700 m㎡(较标准款大 28%)。

即使与近期泄露的 AMD 霄龙(EPYC)Genoa 相比,HBM2e 版 Sapphire Rapids-SP 芯片的最终封装也大了 5%(但标准款 Sapphire Rapids CPU 的封装要小 22%)。

● Intel Sapphire Rapids-SP 至强(标准封装)- 4446m㎡

● Intel Sapphire Rapids-SP 至强(HBM2E 封装)- 5700m㎡

● AMD EPYC Genoa(12 CCD 封装)- 5428m㎡

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此外英特尔表示,与标准封装设计相比,EMIB 链路可带来两倍带宽密度和能效改进。

有趣的是,该公司将最新的至强产品线称作“逻辑单片”,意味着它们采用了与单芯片相同的互联功能(技术上将四个小芯片连到一起)。

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最后是 Ponte Vecchio 芯片,英特尔概述了旗下数据中心旗舰 GPU 的一些重要参数,包括 128 核 Xe、128 个 RT 单元、HBM2e 缓存、以及 8-Tile 的 Xe-HPC GPU 。

该芯片拥有两组相对独立的堆栈和 408MB L2 缓存,互相之间通过 EMIB 互连,并将在多个芯片上运用自家的 10nm(Intel 7)+ 台积电 N7 / N5 等不同工艺节点。

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此前英特尔还介绍过基于 Xe-HPC 架构的 Ponte Vecchio 旗舰 GPU 的封装与芯片尺寸,可知其由 2-Tile 组成、每 Tile 叠有 16 个可用裸片。最大号芯片的顶部尺寸为 41 m㎡,基础芯片(计算块)的大小为 650 m㎡ 。

以下是 Ponte Vecchio GPU 用到的所有制程工艺:

● 英特尔 7nm

● 台积电 7nm

● Foveros 3D 封装

● EMIB 互连

● 10nm 增强 Super Fin

● Rambo Cache

● HBM2 高带宽缓存

以下是英特尔如何达成 47-Tile 的 Ponte Vecchio 芯片的:

● 16 Xe HPC(内 / 外)

● 8 Rambo(internal)

● 2 Xe Base(internal)

● 11 EMIB(internal)

● 2 Xe Link(external)

● 8 HBM(external)

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综上所述:Ponte Vecchio 并不是一整块大芯片,而是使用了 8 个 HBM 8-Hi 堆栈 + 11 路 EMIB 互连,完整封装尺寸为 4843.75 m㎡ 。

作为一款性能强大的小芯片设计产品,其总共堆叠了 47 个计算块,且并非完全基于同一种工艺节点。

此外使用高密度 3D Foveros 封装的 Meteor Lake CPU,其“凸点间距”(bump pitch)为 36u 。

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英特尔正在亚利桑那州 Chandler 建设 Fab 52 / 62 工厂

展望未来,Intel Fab 42 工厂将于几年后并入 Fab 52 / 62,以生产更先进的芯片产品。

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公司新任 CEO 帕特·基辛格曾表示:“摩尔定律仍然有效”。而在接下来的四年,英特尔将加快赶超竞争对手的脚步。

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