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Ice Lake plus Xe-GPGPU: Intel erläutert 10-nm- und 7-nm-Zukunft

Offene Worte nach mehrjähriger Verschiebung: Intel hat Fehler bei der 10-nm-Entwicklung benannt und Ice Lake für Ultrabooks für Juni 2019 angekündigt. Bereits 2021 soll ein Xe-Grafikchip für Datacenter mit 7-nm-Technik und extrem ultravioletter Belichtung (EUV) folgen.

Ein Bericht von veröffentlicht am
Ice Lake U soll ab Juni 2019 an Partner ausgeliefert werden.
Ice Lake U soll ab Juni 2019 an Partner ausgeliefert werden. (Bild: Intel)

Intel hat auf dem alljährlichen Investor Meeting klare Worte für die eigene Fertigungstechnik gefunden: "Es ist kein Geheimnis, dass wir mit 10 nm gestolpert sind", sagte Murthy Renduchintala, Chief Engineering Officer bei Intel, im kalifornischen Santa Clara. Nun aber sollen die Probleme endgültig gelöst und die Serienproduktion der Chips mit der nunmehr zweiten Generation des Herstellungsverfahrens gestartet sein. Ab Juni 2019 will Intel die Ice Lake U für Ultrabooks an Partner liefern, Geräte sollen zum Weihnachtsgeschäft verfügbar sein. Es folgt ein dritter 10-nm-Node, dann wird auf 7 nm mit extrem ultravioletter Strahlung (EUV) gewechselt, 2021 sollen erste Grafikchips für Server und Supercomputer erscheinen.

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Ursprünglich hatte Intel das 10-nm-Verfahren (P1274) schon 2013 angekündigt und für 2016 in Aussicht gestellt. Der Plan war ambitioniert, denn neben extrem aufwendiger Herstellung mit Quad-Patterning und Techniken wie Contact over Active Gate (COAG) oder Single Dummy Gates für die Transistoren wollte Intel auch diverse Schichten (Metal Layer) mit Kobalt statt Wolfram oder Kupfer versehen. Das klappte nicht, die auf 10 nm basierenden Chips - die Cannon Lake U - erschienen zumindest auf dem Papier erst Ende 2017. Das einzige Modell, der Core i3-8121U, wird nur mit deaktivierter - weil defekter - Grafikeinheit verkauft und steckt in nur wenigen Geräten wie dem NUC8 Crimson Lake (Test), einem Mini-PC von Intel.

  • Mehr Kapazität für 14 nm, Start für 10 nm, Beschleunigung von 7 nm (Bild: Intel)
  • Die 2013 gesetzten Pläne für 10 nm waren nicht haltbar ... (Bild: Intel)
  • ... erst 2019 startet die zweite Generation in Serie. (Bild: Intel)
  • Daher musste Intel mit 14+ nm und 14++ nm weitere Nodes einschieben. (Bild: Intel)
  • Dabei wurde ein Leistungsplus von über 20 Prozent bei 15 Watt erreicht. (Bild: Intel)
  • Bis 2021 sollen 10+ nm und 10++ nm folgen. (Bild: Intel)
  • Für das gleiche Jahr plant Intel mit 7 nm, später dann 7+ nm und 7++ nm. (Bild: Intel)
  • Ice Lake U soll ab Juni 2019 an Partner ausgeliefert werden. (Bild: Intel)
  • 2020 sieht der Plan dann die Ice Lake SP für Server vor. (Bild: Intel)
  • Die CPUs werden in 10+ nm gefertigt. (Bild: Intel)
  • Für 2021 ist Sapphire Rapids mit 10+ nm und neuer Architektur geplant. (Bild: Intel)
  • Auf Ice Lake U mit Gen11-Grafik folgt Tiger Lake U mit Xe-Grafik. (Bild: Intel)
  • Eine GPGPU mit Xe-Architektur in 7 nm für Supercomputer ist für 2021 angesetzt. (Bild: Intel)
Die 2013 gesetzten Pläne für 10 nm waren nicht haltbar ... (Bild: Intel)

Also musste Intel den 14-nm-Prozess (P1272) als 14+ nm und 14++ nm ständig weiter optimieren, um neue Designs veröffentlichen zu können: Im Ultrabook-Segment gibt es mit Broadwell, Skylake, Kaby Lake, Kaby Lake Refresh und Whiskey Lake mittlerweile fünf Varianten. Intel machte aus der Not eine Tugend und konnte so pro Kern durch Architektur und Takt über 20 Prozent als Leistungsplus bei weiterhin 15 Watt erreichen, wenngleich auf Kosten der Chipfläche. So weist 14++ anders als 14 und 14+ einen Transistor Gate Pitch von 84 nm statt 70 nm auf, um höhere Taktraten von bis zu 5 GHz erzielen zu können. An dieser Stelle sei auf das Nanometer-Marketing verwiesen, denn 14 nm sind praktisch keine Strukturen bei dem, was Intel als 14 nm bezeichnet - gleiches gilt auch für 14/16 nm oder kompaktere Nodes von Globalfoundries, Samsung und TSMC.

Für die zweite Version von 10 nm, sie wird als 10+ nm bezeichnet, nahm Intel angeblich einige Änderungen vor. Details nannte der Hersteller auf dem Investor Meeting zwar nicht, unbestätigte Berichte gehen aber davon aus, dass einige Pitches entspannter ausfielen und COAG gestrichen worden sei. Intel zufolge ist die Serienfertigung von Ice Lake U gestartet, ab Juni 2019 sollen Partner beliefert werden, um ihre Ultrabooks vorzubereiten. ICL-U nutzt vier CPU-Kerne mit der neuen Sunny-Cove-Mikroarchitektur samt LPDDR4-Unterstützung und die ebenfalls neue Gen11-Technik für die integrierte Grafikeinheit. Das intern als P1276 bezeichnete 10-nm-Generation soll als 10 nm, als 10+ nm und als 10++ nm bis 2021 eingesetzt werden. Auf Ice Lake U wird Tiger Lake U mit Xe-Grafik und Willow-Cove-Kernen in 10+ nm folgen, zudem sollen im ersten Halbjahr 2020 die Server-CPUs (Ice Lake SP) und 2021 dann Sapphire Rapids in 10++ nm und mit neuer CPU-Architektur erscheinen.

Ebenfalls 2021 will Intel erste Produkte mit dem 7-nm-Verfahren (P1278) veröffentlichen. Dabei wird extrem ultraviolette Strahlung (EUV) im Vakuum statt der bisherigen Immersionslithografie verwendet: Intel zufolge fließt dazu die Erfahrung von 14 nm und 10 nm ein, zudem wurden die Designregeln stark vereinfacht, um es den internen Teams einfacher zu machen, ihre Chips für 7 nm zu entwickeln. Auf 7 nm soll 7+ nm und 7++ nm folgen - der Zeitplan für diesen Node reicht bis 2023.

Das erste Produkt wird eine GPGPU mit Xe-Architektur. Das steht für General Purpose Graphics Processing Unit und beschreibt ein für Datacenter, also Server, und Supercomputer wie den Aurora gedachten Chip mit Fokus auf künstlicher Intelligenz (AI) und sehr hoher Rechenleistung (High Performance Computing, kurz HPC). Als Xe führt Intel die auf die Gen11 folgende Technik, konkrete Informationen gibt es dazu keine. Für die GPGPU wird Intel auch Foveros einsetzen, ein 3D-Stacking-Verfahren, um mehrere Chips zu schichten. Ein solches Design wurde bereits angekündigt, es heißt Lakefield und kombiniert ein 10-nm-CPU/iGPU- mit einem 22-nm-I/O-Die und LPDDR4X-Speicher bei bis zu 27 Watt.

Noch vor der GPGPU in 7 nm will Intel eine weitere GPU mit Xe-Architektur veröffentlichen. Das intern Arctic Sound genannte Design wird bisherigen Aussagen des Hersteller zufolge auf 10-nm-Basis entwickelt und soll auch für Endkunden verfügbar sein, unter anderem als Grafikkarte für Gaming-PCs.

Nachtrag vom 9. Mai 2019, 7:22 Uhr

Intel hat Zahlen zur Performance von Ice Lake und Tiger Lake genannt: ICL-U soll bei 15 Watt im 3DMark 11 die doppelte Grafikleistung eines Whiskey Lake (WHL-U) erreichen, TGL-U gar die vierfache Geschwindigkeit. Bei Ice Lake kam ein 4+2-Design, also vier Kerne samt GT2-Grafikeinheit, samt sehr schnellem LPDDR4-3733-Speicher zum Einsatz. Bei Tiger Lake mit ebenfalls 4+2-Design hat Intel verraten, dass die integrierte GPU mit Xe-Architektur gleich 96 Ausführungsblöcke nutzt - bei Whiskey Lake sind es nur 24 EUs mit Gen9.5 und bei Ice Lake somit womöglich 48 EUs mit Gen11. Allerdings nennt eine Folie statt 15 Watt für Tiger Lake auch 25 Watt, was eher zur vierfachen Geschwindigkeit passen würde. Alleine 96 EUs mit Xe-Technik sind jedoch ein gewaltiger Unterschied.

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Beispiel-ChipFertigungCPU-Kerne + GrafikiGPU-µArchLaunch
ArrandaleCore i5-520UM32 nm 2 + GT2Gen5.752010
Sandy BridgeCore i5-2537M32 nm 2 + GT2Gen62011
Ivy BridgeCore i5-3427U22 nm 2 + GT2Gen72012
Haswell ULTCore i5-4300U22 nm 2 + GT2, 2 + GT3 Gen7.52013
Broadwell UCore i5-5300U14 nm2 + GT2, 2 + GT3 Gen82014
Skylake UCore i5-6300U14 nm2 + GT2, 2 + GT3e Gen92015
Kaby Lake UCore i5-7300U14+ nm2 + GT2, 2 + GT3eGen9.52016
Kaby Lake Refresh Core i5-8350U14++ nm4 + GT2, 4 + GT3eGen9.52017
Cannon Lake UCore i3-8121U10 nm2 + GT2 (deaktiviert)Gen102018
Whiskey Lake UCore i5-8265U14++ nm4 + GT2 Gen9.52018
Ice Lake UCore i5-1035 G710+ nm2 + GT2, 4 + GT2Gen112019
Comet Lake UCore i5-10210U14++ nm 2 + GT2, 4 + GT2, 6 + GT2Gen9.52019
Rocket Lake UCore i5-11xx Gx (?)14++ nm, 10+ nm4 + ?, 6 + ?Gen12 (Xe)2020
Tiger Lake UCore i5-12xx Gx (?)10+ nm 4 + GT2 Gen12 (Xe)2020
Core-Generationen (Client Mobile) von Intel im Überblick
Beispiel-ChipFertigungCPU-KerneSockelRAM-KanälePCIeLaunch
Nehalem EPXeon W559045 nm4LGA 13663x DDR3Gen22009
Westmere EPXeon X569032 nm6LGA 13663x DDR3Gen22010
Sandy Bridge EPXeon E5-269032 nm8LGA 20114x DDR3Gen22012
IvyBridge EPXeon E5-2690 v222 nm10LGA 20114x DDR3Gen32013
Haswell EPXeon E5-2699 v322 nm18LGA 2011-34x DDR4Gen32014
Broadwell EPXeon E5-2699 v414 nm22LGA 2011-34x DDR4Gen32016
Skylake SPXeon Platinum 8180M14+ nm28LGA 36476x DDR4Gen32017
Cascade Lake SPXeon Platinum 8280M14++ nm28LGA 36476x DDR4, OptaneGen32019
Cooper Lake SP(?)14++ nm48LGA 41898x DDR4, Optane v2Gen32020
Ice Lake SP(?)10+ nm36LGA 41898x DDR4, Optane v2Gen42020
Sapphire Rapids SP(?)10++ nm(?)LGA 46778x DDR5, Optane v3Gen52021
Granite Rapids SP(?)7 nm (?)(?)LGA 46778x DDR5, Optane v4Gen52022
Diamond Rapids(?)7+ nm (?)(?)(?)(?)(?)2023
Xeon-Generationen (Dual Sockel) von Intel im Überblick


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ldlx 10. Mai 2019

Zur Erinnerung... AMD hat den Grafikkartenhersteller ATi gekauft, vorher hatten die auch...

ms (Golem.de) 09. Mai 2019

Lakefield ist im Text und auf der einen Slide samt Datum neben Tiger Lake drauf.

ms (Golem.de) 09. Mai 2019

Als ob irgendein Partner die 100 USD Listenpreis für einen Atom zahlt ^^

ms (Golem.de) 09. Mai 2019

Welcher 14+++?

Quantium40 09. Mai 2019

Nicht ganz. Die Nodes sind eher als Maß für die Abbildungsschärfe zu sehen. Ein...


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