H Intel θα κάνει ισχυρότερους και ενεργειακά αποδοτικότερους τους επεξεργαστές της με το PowerVia

Η διαδικασία ονομάζεται PowerVia, και αν η Intel καταφέρει να την ενσωματώσει στη φάση της μαζικής παραγωγής, θα έχει καταφέρει να κάνει ένα σημαντικό άλμα στον αγώνα για τη δημιουργία ολοένα και μικρότερων σε νανόμετρα επεξεργαστών.

Όπως εξηγεί η εταιρεία στην ανακοίνωση της, το PowerVia αποτελεί μία νέα προσέγγιση στην παροχή ισχύος, για την επίτευξη της οποίας η Intel έπρεπε να επανεξετάσει και να αναθεωρήσει ριζικά διάφορα στοιχεία στον τρόπο κατασκευής και ελέγχου τους (οι πρώτοι έλεγχοι γίνονται κατά τη διάρκεια της κατασκευής). Σε όλη τη σύγχρονη ιστορία των υπολογιστών, οι επεξεργαστές -και γενικότερα τα chips- κατασκευάζονται σαν… πίτσες -δηλαδή από κάτω προς τα πάνω, σε στρώσεις. Στην περίπτωση των επεξεργαστών, η κατασκευή ξεκινά με τα πιο μικροσκοπικά χαρακτηριστικά, τα τρανζίστορ, με την κατασκευή να συνεχίζεται τοποθετώντας όλο και λιγότερο μικροσκοπικές στρώσεις καλωδίων που συνδέουν τα τρανζίστορ και τα διάφορα μέρη του επεξεργαστή (διασυνδέσεις).

Μεταξύ αυτών των στρώσεων ή επιπέδων περιλαμβάνονται καλωδιώσεις που ουσιαστικά μεταφέρουν το ρεύμα που απαιτεί ο επεξεργαστής για να λειτουργήσει. Μόλις ολοκληρωθεί αυτή η διαδικασία, αρχίζει η εργασία στο κάτω μέρος του επεξεργαστή. Αφού αναποδογυρίσει, περικλείεται στη συσκευασία (packaging) που παρέχει όλες τις συνδέσεις με τον εξωτερικό κόσμο (π.χ. τους ακροδέκτες) και είναι έτοιμος να τοποθετηθεί σε έναν υπολογιστή. Δυστυχώς, αυτή η προσέγγιση σήμερα αντιμετωπίζει διάφορα προβλήματα. Καθώς τα πάντα γίνονται όλο και μικρότερα και σε πυκνότερα, οι στρώσεις στις οποίες μοιράζονται οι διασυνδέσεις και οι καλωδιώσεις παροχής ισχύος έχουν καταλήξει να γίνουν ένας χαοτικός ιστός που επηρεάζει αρνητικά την απόδοση -και την ενεργειακή αποδοτικότητα- των επεξεργαστών. «Κάποτε, το είχαμε στη σκέψη μας» λέει ο Ben Sell, Αντιπρόεδρος Τεχνολογικής Ανάπτυξης της Intel «τώρα όμως έχει τεράστιο αντίκτυπο». Με λίγα λόγια, η ισχύς και η μετάδοση των σημάτων εξασθενούν, με αποτέλεσμα να απαιτείται η εφαρμογή κάποιας λύσης ή η παροχή περισσότερης ενέργειας.

Η λύση προς την οποία εργάζονται η Intel και άλλοι κορυφαίοι κατασκευαστές chips ονομάζεται «backside power». Ο στόχος είναι να βρεθεί ένας τρόπος να μετακινηθούν οι καλωδιώσεις παροχής ισχύος που βρίσκονται κάτω από τα τρανζίστορ στην «πίσω πλευρά» του επεξεργαστή αφήνοντας το «μπροστινό μέρος» του μόνο με τις διασυνδέσεις. Φαίνεται αρκετά προφανές όμως γιατί δεν μπορούσε να γίνει μέχρι σήμερα; Απλώς, ο παλιός τρόπος κατασκευής ήταν απλούστερος, και ως επί το πλείστον δεν είχαν παρατηρηθεί -μέχρι πρόσφατα- προβλήματα. Από όλους τους κατασκευαστές chips, τελικώς η Intel φαίνεται να βρήκε τη λύση. Η εταιρεία ονόμασε την νέα τεχνική τροφοδοσίας PowerVia με την Intel να έχει στόχο να παρουσιάσει δύο εργασίες στο VLSI Symposium 2023 σχετικά με την καινοτομία, επιδεικνύοντας ότι λειτουργεί, ότι έχει δοκιμαστεί και ότι υπάρχουν θετικά αποτελέσματα απόδοσης. Για πρώτη φορά λοιπόν στην ιστορία, η Intel αφήνει τις παρασκευές… πίτσας και η κατασκευή chip γίνεται διπλής όψης.

Πιο συγκεκριμένα, τα τρανζίστορ είναι αυτά που κατασκευάζονται πρώτα, όπως και παλαιότερα, με τα επίπεδα διασυνδέσεων να προστίθενται στη συνέχεια. Στη συνέχεια ο δίσκος πυριτίου αναποδογυρίζει για «λείανση» μέχρι να εκτεθεί το κατώτατο επίπεδο για τη σύνδεση των μικροσκοπικών καλωδίων παροχής ισχύος. Μπορεί να αποκαλείται «τεχνολογία πυριτίου» επισημαίνει ο Ben Sell που ηγήθηκε της ανάπτυξης του PowerVia με την ομάδα του, αλλά «η ποσότητα πυριτίου που απομένει μετά τη λείανση είναι ελάχιστη». Το κόστος, η απόδοση και τα οφέλη ισχύος ξεπερνούν την πολυπλοκότητα της διαδικασίας επιβεβαιώνει ο Ben Sell που κάνει λόγο για πολλαπλά οφέλη. Και ήδη, η διαδικασία «διπλής όψης» αποδεικνύεται στην πραγματικότητα οικονομικότερη για την Intel.  

Για τον μέσο χρήστη υπολογιστή, το PowerVia σημαίνει υψηλότερη ταχύτητα και μεγαλύτερη ενεργειακή αποδοτικότητα ενώ ο Νόμος του Μουρ από ότι φαίνεται θα αρχίσει να ισχύει και πάλι. Σύμφωνα με την Intel, το πρώτο δείγμα που κατασκευάστηκε χρησιμοποιώντας την προσέγγιση PowerVia, ένας E-core επέδειξε >5% βελτίωση συχνότητας και >90% πυκνότητα κυψελών με αποδεκτούς χρόνους εντοπισμού αποσφαλμάτωσης επιπέδου Intel 4. Ο Ben Sell μάλιστα επιβεβαίωσε ότι έχουμε σημαντική ενίσχυση της συχνότητας λειτουργίας από μία απλή «εσωτερική μετακίνηση» καλωδίων. «Αυτό που είναι φανταστικό» λέει ο Ben Sell της Intel, «είναι ότι παρά τις ραγδαίες αλλαγές -όπως το να κάνεις σάντουιτς ανάμεσα σε καλωδιώσεις τα τρανζίστορ στη μέση του chip και στη συνέχεια να εισάγεις μία τεχνική λείανσης- μπορούμε να κάνουμε τα τρανζίστορ να μοιάζουν πολύ, πολύ κοντά σε αυτό που έχουμε με την κατασκευαστική μέθοδο Intel 4». Η Intel αναμένεται να ξεκινήσει να χρησιμοποιεί την τεχνική PowerVia μέσα στο 2024, κάτι που αναμένεται να την τοποθετήσει τουλάχιστον δύο χρόνια μπροστά από τον ανταγωνισμό στο λεγόμενο «backside power». Η εταιρεία ευελπιστεί η νέα τεχνική να την βοηθήσει να καλύψει το χαμένο έδαφος από τους ανταγωνιστές της, τόσο σε εμπορικό όσο και σε κατασκευαστικό επίπεδο (π.χ. AMD, TSMC) παραδίδοντας στους πελάτες της ισχυρότερους και παράλληλα ενεργειακά αποδοτικότερους επεξεργαστές.

• intel