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Die Spulen sitzen im 3DL-Modul unter dem Package.
Die Spulen sitzen im 3DL-Modul unter dem Package. (Bild: Intel)

Intel Broadwell: Lange FinFETs und tiefer gelegte Spulen für flache Tablets

Die Spulen sitzen im 3DL-Modul unter dem Package.
Die Spulen sitzen im 3DL-Modul unter dem Package. (Bild: Intel)

Die demnächst zuerst in Tablets verfügbaren Intel-CPUs mit der neuen Broadwell-Architektur weisen im Bau der Chips einige Besonderheiten auf. So sind unter anderem die Spulen des Spannungsreglers in ein Kästchen auf der Unterseite gewandert, was ein Loch im Mainboard nötig macht. Zudem sind die Transistoren im Die neu konstruiert.

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Schon vier Wochen vor dem Intel Developer Forum (IDF) hat der Chiphersteller zahlreiche technische Details zu seiner nächsten Prozessorgeneration mit Codenamen Broadwell bekannt gegeben. Dieser ungewöhnliche Terminplan liegt an der ungewöhnlich gestaffelten Markteinführung der neuen CPUs. Sie sollen nämlich unter dem Markennamen Core M noch im Herbst 2014 zuerst in Tablets wie dem Asus Transformer Book T300 Chi erscheinen, erst 2015 folgt dann die Serie Core-i-5000 für Notebooks und Desktops. Eine Ausnahme ist die Serie Core-i-5900, sie basiert als Extreme-CPU mit sechs bis acht Kernen noch auf der Haswell-Architektur, und wird zum IDF erwartet.

  • Das 3DL-Modul mit Spulen muss unter das Mainboard. (Folien: Intel)
  • Bauweise und Architektur von Broadwell (Folien: Intel)
  • Bauweise und Architektur von Broadwell (Folien: Intel)
  • Bauweise und Architektur von Broadwell (Folien: Intel)
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  • Nur kleine Verbesserungen an den Cores (Folien: Intel)
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  • Engere und längere Finnen (Folien: Intel)
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  • Die Interconnects lassen sich näher zusammenrücken. (Folien: Intel)
  • Bauweise und Architektur von Broadwell (Folien: Intel)
  • Mainboard-Rückseite mit Loch für das 3DL-Modul (Bild: Intel, Hervorhebung Golem.de)
Mainboard-Rückseite mit Loch für das 3DL-Modul (Bild: Intel, Hervorhebung Golem.de)

Broadwell dagegen ist Intels erstes Design mit einer auf 14 Nanometer verkleinerten Strukturbreite. Das soll gegenüber den 22 Nanometern von Haswell und seinem Vorgänger Ivy Bridge zu nochmals deutlich geringerer Leistungsaufnahme führen. Da sich so auch lüfterlose und sehr dünne Tablets bauen lassen - das Ziel ist noch mehr Schlankheit als beim iPad Air - ist die erste Verwendung in diesen Geräten nur logisch.

  • Das 3DL-Modul mit Spulen muss unter das Mainboard. (Folien: Intel)
  • Bauweise und Architektur von Broadwell (Folien: Intel)
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  • Die Interconnects lassen sich näher zusammenrücken. (Folien: Intel)
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  • Mainboard-Rückseite mit Loch für das 3DL-Modul (Bild: Intel, Hervorhebung Golem.de)
Engere und längere Finnen (Folien: Intel)

Um das zu erreichen, hat Intel die mit Ivy Bridge eingeführten FinFET-Transistoren erstmalig gründlich überarbeitet. Das Unternehmen nennt seine Bauweise zwar offiziell "Tri-Gate", der Aufbau mit einem senkrecht stehenden Gate entspricht aber dem, was in der Halbleiterbranche schon länger "Fin Field Effect Transistor" genannt wird. Die in die Höhe gebauten Finnen wurden dabei verlängert und näher zusammengerückt. Beides soll dafür sorgen, dass die Schaltgeschwindigkeiten steigen und dennoch keine höheren Leckströme entstehen.

So beträgt der Abstand der Finnen im Vergleich mit Haswell nun nur noch 42 statt 60 Nanometer, ihre Höhe oberhalb der Sperrschicht aber 42 statt 34 Nanometer. Das ist zwar viel mehr als die übergeordnete Angabe der Strukturbreite von 14 Nanometern vermuten lässt, aber bei dieser Angabe handelt es sich nur um die Breite eines einzelnen Schaltelements, im Falle von Intels FinFETs also in etwa die einer einzelnen Finne.

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  • Die Interconnects lassen sich näher zusammenrücken. (Folien: Intel)
  • Bauweise und Architektur von Broadwell (Folien: Intel)
  • Mainboard-Rückseite mit Loch für das 3DL-Modul (Bild: Intel, Hervorhebung Golem.de)
Die Interconnects lassen sich näher zusammenrücken. (Folien: Intel)

Durch die neue Form der Finnen ließen sich auch die Interconnects, die Metallverbindungen zwischen den Lagen eines Chips, stärker als bei anderen Verkleinerungen von Strukturbreiten schrumpfen. Statt bisher 80 Nanometern sind die Interconnects nun nur noch 52 Nanometer voneinander entfernt. Ebenso ist das statische RAM, aus dem die Caches bestehen, nun für eine einzelne Zelle nur noch 0,0588 Quadratmikrometer groß, bei Haswell waren es noch 0,108 Quadratmikrometer, also fast doppelt so viel. Das lässt insbesondere bei den Desktop- und Server-Broadwells auf größere Caches ohne stark steigende Preise hoffen.

5 Prozent mehr Rechenleistung bei gleichem Takt 

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pierrot 12. Aug 2014

Ist mir neu, dass Spielkonsolenzulieferer zu sein der heilige Gral für Chiphersteller...

nie (Golem.de) 11. Aug 2014

Quadratmikrometer, wird gleich korrigiert, Danke.



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