Cannon Lake U/Y: Intels erster 10-nm-Chip misst 70 mm²

Mittlerweile ist der Core i3-8121U, ein Cannon Lake U, in Form eines Lenovo-Notebooks erhältlich. Dafür, dass der Chip eine große Grafikeinheit und AVX-512-Rechenblöcke integriert, weist er eine recht geringe Fläche auf.

Artikel veröffentlicht am 16. Juni 2018, 19:18 Uhr, Marc Sauter

Wafer mit 10-nm-CNL-U-Dies (Bild: Intel via Anandtech)

Wie gut Intels 10-nm-Verfahren rein von der Fläche her skaliert, zeigt der Core i3-8121U aus dem Ideapad 330-15ICN von Lenovo. Die Analysten von Tech Insights haben sich ein entsprechendes Notebook besorgt und den Cannon-Lake-Chip genauer untersucht. Basierend auf der Package-Abmessung von 45 x 24 mm lässt sich die Größe des Dies auf 70 mm² berechnen, der Chipsatz bringt es auf 48 mm². Das deckt sich mit der Kalkulation von Anandtech auf Basis eines von Intel gezeigten Wafers.

Der Core i3-8121U ist ein sogenannter Cannon Lake U, den Intel im 10-nm-FinFet-Verfahren produziert. Er nutzt ein 2+2 Design: Dieses umfasst zwei CPU-Kerne mit Palm-Cove-Architektur und eine GT2-Grafikeinheit mit Gen10-Architektur. Wichtig ist, dass der Prozessor mindestens einen AVX-512-Block enthält, der viel Platz benötigt und dass GPU nun 40 Execution Units aufweist. Ein Skylake U mit 14 nm als 2+2 Design ohne AVX-512 und nur mit 24 EUs misst 102 mm² statt 70 mm², ein noch älterer Broadwell U mit langsameren CPU-Kernen und gleicher EU-Anzahl misst 82 mm².

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Cannon Lake U in 10 nm (Bild: Tech Insights)

Intels Problem ist nicht die mangelnde Skalierung des 10-nm-Verfahrens, sondern die derzeit miserable Fertigungsqualität. Besagter Core i3-8121U wird mit deaktivierter Grafikeinheit ausgeliefert, da die Chip-Ausbeute (yield) zu viele Defekte hervorruft. Intel reizt für 10 nm die Grenzen der Immersionslithografie aus, beispielsweise beträgt der Interconnect Pitch gerade einmal 36 nm, es wird Kobalt für einige Layer eingesetzt und kein anderer Hersteller nutzt Contact Over Active Gate für die Transistoren.

Fertiger wie Samsung erreichen eine ähnlich kompakte Technologie bei ihrem 7-nm-Node, der aber extrem ultraviolette Strahlung inkludiert, auf die Intel verzichtet. Die TSMC produziert bereits 7-nm-Chips ohne EUV, der Interconnect Pitch ist mit 40 nm etwas entspannter. Weil 10 nm derartige Probleme bereitet, schiebt Intel weitere Ultrabook-Generationen mit 14++ nm nach: Die heißen Whiskey Lake U und Comet Lake U.