Intel сделала чип, который показал преимущества PowerVia — технологии питания кристалла с нижней стороны
Новый подход к питанию чипов, который Intel тестирует на экспериментальных процессорах, способен изменить расстановку сил на рынке полупроводников к 2025 году. Компания впервые публично продемонстрировала работающий прототип технологии PowerVia, которая переносит шины питания на обратную сторону кристалла. Результаты тестов, которые будут представлены на профильном симпозиуме, показывают, что это решение не только работает, но и дает ощутимый прирост производительности.
Реальные цифры на тестовом чипе
Для демонстрации жизнеспособности концепции инженеры Intel изготовили специальный тестовый чип по техпроцессу Intel 4 (7-нм класс). В основе лежат энергоэффективные E-ядра, конкретная модель которых не раскрывается. Замеры показали, что использование обратной подачи питания позволило задействовать более 90% стандартных ячеек в ключевых вычислительных блоках. Главный же результат — это повышение тактовой частоты более чем на 5%. Прирост достигнут за счет кардинального снижения падения напряжения в цепях питания.
Как это работает и почему это меняет правила игры
Традиционно линии питания и линии передачи данных располагаются на одной стороне кристалла, что создает физические помехи и увеличивает сопротивление. PowerVia решает эту проблему радикально: проводка питания выносится на тыльную сторону подложки. Это разгружает фронтальную часть чипа, где теперь могут располагаться только сигнальные линии. Такой подход напрямую снижает так называемое «сквозное сопротивление» в задней части линии (BEOL), что критически важно для современных транзисторов. Результат — не только рост частоты, но и снижение энергопотребления, а также потенциальное уменьшение площади кристалла за счет более плотной компоновки транзисторов.
В официальных материалах Intel подчеркивается, что посткремниевая отладка тестовых образцов прошла успешно. Время обработки данных незначительно увеличилось, но остается в приемлемых пределах. Более того, тепловые характеристики нового чипа соответствуют ожидаемому росту плотности мощности, что является одним из главных вызовов при масштабировании технологий.
Публичная демонстрация в середине июня на симпозиуме 2023 Symposium on VLSI Technology and Circuits станет ключевым моментом. Intel намерена доказать, что PowerVia PDN работает и действительно повышает частоту за счет снижения сопротивления. Это дает компании весомый аргумент: грядущие техпроцессы Intel 20A и Intel 18A получат как минимум одно подтвержденное преимущество перед конкурентами, которые в период 2024-2025 годов будут полагаться на классическую разводку питания.
Ранее Intel уже анонсировала, что переход на узлы 20A и 18A запланирован на 2024 и 2025 годы соответственно. Именно эти техпроцессы должны вернуть компании лидерство в производстве чипов. PowerVia рассматривается не как экспериментальная опция, а как обязательный элемент этих литографических норм. Конкуренты, такие как TSMC и Samsung, также работают над собственными решениями для обратной подачи питания, но пока не представили работающих прототипов на уровне готовых чипов. Успешный тест Intel означает, что компания находится на шаг впереди в гонке за снижение энергопотребления и увеличение производительности на квадратный миллиметр кремния. Если технология будет успешно интегрирована в серийное производство, это может существенно изменить экономику выпуска процессоров для серверов, ПК и мобильных устройств, предлагая заказчикам более высокую производительность при том же тепловом пакете.
