Con l’introduzione della tecnologia 3D-Gate (AKA, i FinFET dell'Università di Berkeley) da parte di Intel, la questione relativa alla reale dimensione dei transistor dei vari nodi produttivi si è parecchio complicata, tanto che anche gli studi legali delle diverse fonderie vi hanno messo una pietra sopra, e bella grossa, lasciando tutto in mano ai rispettivi uffici di marketing. A meno di annunci sfrontati, difficilmente si è assistito o si assisterà a confronti in tribunale riguardo quanto le varie slide affermano. Perché questo? Perché contrariamente a quello che gli utenti comuni pensano, i dati forniti dalle varie fonderie sono “di massima”, cioè ci si riferisce ai transistor più piccoli realizzabili con un dato nodo qualora tutte le condizioni favorevoli si venissero ad incrociare. E prima che questo accada, è più realistico che il sole smetta di splendere.
Già in passato, ad esempio, Intel è stata trovata con le mani nella nutella: prima si è scoperto come i suoi nanometri fossero di dimensioni tutte particolari, quindi abbiamo osservato slide fin troppo ottimistiche nel confronto 14nm 3D-Gate versus 16nm FF di TSMC. E che dire della densità dei 20nm SOC di TSMC nei confronti dei 14nm utilizzati per i Core M?
Insomma, la questione sembra decisamente più complicata di quanto la tabella qui sopra non indichi. E’ si vero che i 14nm 3D-Gate di Intel sono il nodo FinFET più avanzato attualmente in produzione, ma questo non significa che scali bene in tutte le situazioni. Ad esempio, per migliorare le prestazioni dei propri chip High Performance “Kaby Lake”, Intel ha dovuto sviluppare i 14nm Plus, accreditati di una densità minore, come riporta Anandtech: “As part of the release, Intel has mentioned that a number of key benefits for Kaby Lake will be based on an optimized 14nm process, called 14PLUS (or 14nm+, 14FF+). This process as a quick summary has a higher fin height and larger pitch, essentially giving a less-dense set of transistors that have more room to breathe. Normally a larger pitch means more voltage required, but this is offset by the fin height and Intel says is good for another few hundred MHz for performance. The less-dense design, in theory, may also help in overclocking, however we will have to wait until January to see those results”.
Questo dimostra come ad ogni tipologia di prodotto corrisponda un tweak apposito del nodo produttivo utilizzato, e che le slide mostrate richiamano indubbiamente una situazione limite. Possiamo osservare ciò prendendo ad esempio diversi prodotti di Intel realizzati con i 14nm 3D-Gate:
- Broadwell-Y, 1,3 mld di transistor e una superficie di 82 mm2 = 15,85 mln x mm2
- Broadwell-U, 1,9 mld di transistor e una superficie di 133 mm2 = 14,28 mln x mm2
- Broadwell-E (10C), 3,4 mld di transistor e una superficie di 246 mm2 = 13,82 mln x mm2
- Broadwell-EP (22C), 7,2 mld di transistor e una superficie di 456 mm2 = 15,79 mln x mm2
- Xeon Phi (Knights Landing), 8 mld di transistor e una superficie di 683 mm2 = 11,71 mln x mm2
Questa discrepanza possiamo osservarla nelle stesse slide di presentazione di Intel dei nodi 22nm 3D-Gate e 14nm 3D-Gate. All’IDF del 2012 è stato mostrato come le celle SRAM potessero essere grandi o 0.092 um2 (Soluzione teorica migliore) o 0.108 um2 (Soluzione utilizzata nelle CPU in produzione). All’IDF del 2014 è stata mostrata la sola dimensione teorica migliore delle celle SRAM a 14nm (0.0588 um2), confrontata con la dimensione delle celle SRAM a 22nm utilizzata nelle CPU in produzione. Appare quindi verosimile che la dimensione delle celle SRAM utilizzata nelle CPU in produzione sia leggermente maggiore (Circa il 10-15%) di quella teorica. Questo significa che il nodo Intel 14nm 3D-Gate ha una densità leggermente migliore del nodo 16nm FinFET di TSMC, come affermato dalla stessa fonderia taiwanese, ed alla pari con i 14nm FinFET di Samsung e GlobalFoundries.
Naturalmente queste sono solo delle supposizioni, in quanto dati certi non sono mai stati pubblicati daa nessuna di queste fonderie. Però con questo breve articolo vogliamo puntare l’attenzione su un particolare aspetto: anche nel mondo delle fonderie i reparti marketing sono importanti.