نقشه راه اینتل برای پیشتاز شدن در صنعت تراشه سازی تا سال ۲۰۲۵

اینتل قصد دارد با مدیریت جدید جایگاه نخست صنعت تولید تراشه را که چندین دهه در اختیار داشت، دوباره باز پس گیرد و تا سال ۲۰۲۵ پیشتاز این صنعت شود. آیا می خواهید بدانید اینتل برای باز گشتن به دوران طلایی خود چه برنامه‌هایی دارد.

البته اینتل برای بازپس‌گیری جایگاه خود مسیر دشواری را پیش رو دارد. این شرکت برای رسیدن به این هدف باید ده‌ها میلیارد دلار هزینه کند تا بتواند اشتباهات انجام‌شده را جبران کند. پاتریک پی. جلسینگر (pat gelsinger)، مدیرعامل جدید اینتل، در رویدادی اذعان کرد که شرکت در حال تسریع سرمایه‌گذاری در زمینه اقدامات مربوط به فرآیند تولید و دستیابی به فناوری‌های مبتکرانه است. جلسینگر اعلام کرده است که آمازون نخستین مشتری مطرح اینتل برای استفاده از راه‌حل های مبتنی بر خدمات ریخته‌گری این شرکت برای سرویس‌های وب خود است. کوالکوم نیز مشتری فرآیند «اینتل آنگستروم 20A» یا Intel Angstrom 20A باشد. همچنین جلسینگر خاطرنشان کرده است که ممکن است رقبای گذشته اینتل، مشتری آینده آن باشند!

جلسینگراذعان کرده است که سرویس ریخته‌گری اینتل Intel Foundry Services (IFS) به تمام رقابت‌ها پایان می‌دهد. اینتل به‌تازگی از رویکردی با جزئیات فراوان مربوط به فرآیند تولید و فناوری پکیجینگ به‌منظور استفاده در کارخانه‌های تراشه‌هایش پرده برداشته است. فناوری پکیجینگ به فرایندی اشاره دارد که موجب ایجاد ارتباط بین فرایندهای مرتبط با تولید یک کالا و فرایندهای مرتبط با تأمین و توزیع می شود. در ضمن این غول فناوری‌های مبتکرانه‌اش را که تا سال ۲۰۲۵ در محصولاتش به کار گرفته می‌شود، نیز معرفی کرده است.

اینتل برنامه‌اش را برای حرکت به سمت طراحی و تولید نسل جدید تراشه‌ها یعنی لیتوگرافی به‌وسیله اشعه ماوراءبنفش تشریح کرده است که به‌عنوان روزنه عددی لیتوگرافی به‌وسیله اشعه ماوراءبنفش نیز از آن یاد می‌شود.

اینتل اولین شرکتی خواهد بود که ابزار تولیدی لیتوگرافی به‌وسیله اشعه ماوراءبنفش را به دست می‌آورد. جلسینگر در وبکست (کنفرانس مطبوعاتی اینترنتی) جهانی اینتل با نام Intel Accelerated این‌چنین گفت

ما در حال تلاش برای محقق شدن پیشتازی بی‌چون‌وچرای اینتل بر مبنای تکنیک پیشرفته پکیجینگ هستیم. ما در حال تسریع روند ایجاد و توسعه فناوری‌های مبتکرانه خود هستیم تا مطمئن شویم برای محقق شدن پیشتازی خود در سال ۲۰۲۵ در مسیر درستی قرار گرفته‌ایم. ما در حال بکارگیری شیوه‌های مبتکرانه و بی‌نظیر خود برای دستیابی به فناوری‌های پیشرفته هستیم.

تا زمانی که جدول مندلیف توانایی ادامه یافتن را داشته باشد، بی‌امان و بدون خستگی قانون مور و همچنین مسیرمان را برای دستیابی به فناوری‌های مبتکرانه را با بهره‌مندی از جادوی سیلیکون دنبال می‌کنیم. بدون تردید اینتل پس از سال‌ها عقب‌ماندگی در مسیر پیشرفت خود نیاز به ابتکار دارد تا بتواند دوباره به‌جایگاه موردنظرش بازگردد.

دیوید کانتر، تحلیلگر فناوری و رئیس شرکت Real World Insight معتقد است که اینتل سه چهار سال گذشته درجا نزده و  بیشتر در حال تلاش برای دستیابی به فناوری‌های آینده‌نگرانه و بهره‌مندی از این فناوری‌ها برای ساخت محصولات جدید بوده است. اکثر متخصصان معتقدند برای پیشرفت تراشه‌ها و متحول شدن عملکرد آن‌ها، باید انقلابی در معماری ترانزیستورها ایجاد شود.

فناوری‌های RibbonFET و PowerVia

اینتل از دو فناوری بسیار شگفت‌انگیز جدید یعنی RibbonFET و PowerVia در ساخت تراشه‌ها نیز رونمایی کرده است. RibbonFET درواقع پیاده‌سازی تغییرات موردنظر اینتل در گیت ترانزیستور برای ارتباط با تمام کانال‌های ترانزیستور محسوب می‌شود و  نوعی معماری جدید به شمار می‌رود. این معماری جدید نخستین معماری طراحی‌شده توسط اینتل بعد از معماری پیشتاز فین فت در سال ۲۰۱۱ محسوب می‌شود.

این فناوری افزایش سرعت سوئیچ ترانزیستورها و همچنین دستیابی به همان میزان هدایت انتقالی در فین‌های ترانزیستور در فضای کوچک‌تر را نیز به ارمغان می‌آورد.  PowerVia یک روش منحصربه‌فرد طراحی‌شده توسط اینتل برای انتقال نیرو به تراشه از قسمت پشت آن است که با بهره‌مندی از آن دیگر نیازی نیست مسیر انتقال نیرو درجلوی وافر مشخص شود و سیگنال به شکل بهینه‌تری منتقل می‌شود.

اینتل در حال دستیابی به شیوه‌های مبتکرانه شگفت‌انگیز برای بهره‌مندی هر چه بیشتر از فناوری Intel 20A است. این شیوه‌های مبتکرانه همان فناوری‌های RibbonFET و PowerVia هستند.

از نظر کانتر PowerVia فناوری منحصربه‌فردترین است و می‌توان گفت به دلیل اینکه به‌منظور پشتیبانی از انتقال قدرت استفاده می‌شود، یکی از مصادیق بارز فناوری‌های پیچیده به شمار می‌رود.

در ضمن اینتل اعلام کرده است که قصد دارد با بهره‌مندی از فناوری‌های مورداستفاده در ساخت  Foveros Omni و Foveros Direct در زمینه طراحی سه‌بعدی تراشه‌ها هم پیشتاز باقی بماند (طراحی سه‌بعدی تراشه‌ها این امکان را فراهم می‌کند که تراشه‌ها درست مانند آنچه که در نهایت تولید می‌شوند، طراحی شوند)

راهبرد اینتل بر سه اصل استوار است: نخست تمرکز روی کارخانه‌ها برای تولید برخی از محصولات داخلی موردنیاز مانند ریزپردازنده‌ها، دوم ایجاد گروهی برای طراحی تراشه‌های موردنیاز شرکت‌های خارجی و سوم سرمایه‌گذاری سنگین روی چند کارخانه برای تولید تراشه‌های موردنیاز شرکت‌های خارجی در آینده

نام‌گذاری جدید برای گره‌های پردازشی

اینتل در حال ایجاد تحولی عظیم در حوزه‌ای است که مهندسان از آن به‌عنوان مارکتکچر «marketecture» یاد می‌کنند. این کلمه واژه‌های مرکب از دواژه marketing و architecture است این کلمه برای هر شکلی از معماری تلقی می‌شود که صرفاً برای فروش ایجاد شده باشد. اینتل در حال تغییر روش نام‌گذاری فرایندهای تولیدی خود است که باعث می‌شود نام گذاری با سایر بخش های صنعت بیشتر همانگ شود و امکان اطلاعات دقیق در مورد انواع مختلف تراشه‌های تولیدشده در هر مرحله از تولید را نیز فراهم می‌کند.

سانجی نطاراجان (Sanjay Natarajan)، سرپرست گروه توسعه مدل‌های منطقی اینتل که بعد از مدیرعامل شدن جلسینگر وارد اینتل شده است، اذعان کرده است که اینتل تاکنون اطلاعات محرمانه خود را به این شکل گسترده افشا نکرده است و در مصاحبه‌ای گفته است که جلسینگر قبلاً رویکردهای لازم برای پیشواز شدن در صنعت ساخت تراشه در سراسر جهان را مشخص کرده است.

سال‌ها قبل اندازه‌گیری فیزیکی گیت ترانزیستور متداول بود؛ اما اندازه‌گیری قطعات خاص مدت زیادی است که متوقف شده و به فراموشی سپرده شده است و در حال حاضر اندازه بیشتر به‌عنوان برچسبی برای معرفی فناوری به کار می‌رود. تراشه ۱۰ نانومتری اینتل رقیب تراشه ۷ نانومتری TSMC است. اینتل در حال آماده‌سازی قطعات نیمه‌رسانای «عصر انگسترم» نیز است و آنگستروم که درواقع یک واحد اندازه‌گیری برابر با 0.1 نانومتر است (هر 10 آنگستروم یک نانومتر است) می‌تواند برای معرفی گره‌های مختلف تولیدشده در چند نسل آینده مورد استفاده قرار گیرد.

به نظر می‌رسد اینتل در نام‌گذاری گره‌های پردازنده نسبت به سامسونگ و TSMC صادقانه‌تر عمل می‌کند؛ اما هنوز هیچ استاندارد صنعتی برای مقایسه این گره‌ها وجود ندارد. اینتل مدت زیادی است که فهمیده سیستم نام‌گذاری گره بر اساس واحد اندازه‌گیری نانومتر دیگر مناسب نیست و همچون سیستم اندازه‌گیری طول گیت در سال ۱۹۹۷، باید متوقف شود. اینتل ساختار نام‌گذاری جدیدی برای گره‌های پردازشی خود معرفی کرده و تلاش می‌کنند چارچوبی مشخص و مستمر برای ارائه اطلاعات دقیق‌تر در مورد گره‌های پردازشی به مشتریان شرکت ایجاد کند.

یکی دیگر از اقدامات مهم اینتل برای پیشتاز شدن در صنعت ساخت تراشه، راه‌اندازی سرویس جدیدی تحت عنوان Intel Foundry Services است که این امکان را برای شرکت فراهم می‌کند که تراشه‌ها را دقیقاً مطابق با خواسته‌ها و نیازهای مشتریان بسازد و سفارشی‌سازی کند و در واقع آن‌ها را مطابق خواسته مشتری ریخته‌گری کند.

اینتل 7، اینتل 4 و اینتل 3

اینتل 7 یکی از نام‌های جدید اینتل برای فرایند تولید محسوب می‌شود. به نظر می‌رسد اینتل این نام را برای تولید تراشه‌های رقیب مثل تراشه 7 نانومتری TSMC ایجاد کرده است. قدرت اینتل 7 به میزان ۱۰ تا ۱۵ درصد به ازای هر وات نسبت به نسل قبلی (تراشه فین فت 10 نانومتری) افزایش پیدا کرده است. تراشه فیت فت 10 نانومتری بر اساس فرایندهای بهینه‌سازی ترانزیستور فین فت (FinFET) ساخته شده است.

اینتل 7 در پردازنده‌های نسل ۱۲ اینتل یعنی آلدرلیک (Alder Lake) که در سال ۲۰۲۱ برای کلاینت‌ها عرضه خواهد شد، استفاده می‌شود و در پردازنده سرور سفیر رپید (Sapphire Rapid) برای دیتاسنترها نیز به کار گرفته می‌شود. سفیر رپید هنوز عرضه نشده است و انتظار می‌رود سه‌ماهه نخست سال میلادی آینده روانه بازار شود

اینتل 4 از لیتوگرافی به‌وسیله اشعه ماوراءبنفش نیز پشتیبانی می‌کند تا بتواند برای پرینت گرفتن جزئیاتی بسیار ریز از طول‌موج بسیار کوتاه نور استفاده کند. همچنین برخورداری این تراشه از لیتوگرافی به‌وسیله اشعه ماوراءبنفش باعث می‌شود قدرت آن به ازای هر وات در حدود ۲۰ درصد افزایش پیدا کند. انتظار می‌رود اینتل 4 در نیمه دوم سال میلادی آینده آماده تولید شود و در سال ۲۰۲۳ در پردازنده‌هایی مثل میتیر لیک (Meteor Lake) برای کلاینت‌ها و گرانیت رپدیز (Granite Rapid) برای دیتاسنترها روانه بازار شود. به نظر می‌رسد اینتل 4 نسبت به نمونه‌های مشابه TSMC دارای عملکرد بهتری باشد.

در ساخت اینتل 3 بیشتر بر بهینه‌سازی ترانزیستور فین فت و لیتوگرافی به‌وسیله اشعه ماوراءبنفش تمرکز شده است تا عملکرد آن نسبت به اینتل 4 به میزان ۱۸ درصد به ازای هر وات افزایش پیدا کند و امکان بهبود عملکرد آن بیش از این میزان نیز وجود داشته باشد. تولید تراشه‌های اینتل 3 در نیمه دوم سال ۲۰۲۳ آغاز می‌شود.

عصر آنگستروم

فرایند «Intel 20A». آغاز عصرآنگستروم محسوب می‌شود (حرف A نخستین حرف کلمه Angestrom است) که قرار است اینتل در آن با دو فناوری RibbonFET و PowerVia قدرتش را به رخ سایر رقبایش بکشد.

 فرآیند Intel 20A از سال ۲۰۲۴ به‌صورت رسمی آغاز و در فرآیند تولید به کار گرفته خواهد شد و فرآیند Intel 18A نیز از سال ۲۰۲۵ آغاز خواهد شد؛ بنابراین در سال ۲۰۲۴ و ۲۰۲۵ شاهد تولید تراشه‌هایی با اندازه‌های ۲ و ۱.۸ نانومتر از سوی اینتل خواهیم بود.

برنامه‌های اینتل برای ساعت‌های ۲۰۲۵ و سال‌های پس از آن

همان‌طور که گفتیم اینتل در نظر دارد فرآیند Intel 18A را از سال 2025 پیاده‌سازی کند. اجرای این فرآیند که با اصلاح و ایجاد تغییرات در معماری RibbonFET امکان‌پذیر می‌شود، عملکرد ترانزیستور را به میزان قابل‌توجهی ارتقا می‌دهد. در ضمن شرکت در حال تلاش برای طراحی و ایجاد، ساخت و توسعه تراشه‌های نسل بعدی روزنه عددی لیتوگرافی به‌وسیله اشعه ماوراءبنفش است و انتظار می‌رود نخستین شرکتی باشد که در جهان به ابزار ساخت چنین تراشه‌هایی دست پیدا می‌کند.

اینتل در حال مشارکت تنگاتنگ با شرکت ASML با هدف تضمین موفقیت اینتل در این حوزه شگفت‌انگیز در زمینه دستیابی به‌جایگاهی فراتر از تولید تراشه‌های لیتوگرافی به‌وسیله اشعه ماوراءبنفش است.

اینتل در زمینه استفاده از فناوری‌های مبتکرانه که باعث افزایش سرعت پیشرفت این شرکت شده، سابقه طولانی و درخشان دارد. اینتل جزو نخستین شرکت‌های بود که تولید تراشه‌های ۹۰ نانومتری را آغاز کرد و پس از آن دست تولید گیت‌های فلزی ۴۵ نانومتری دی‌الکتریک با کاپای زیاد زده و پس از آن به تولید ترانزیستورهای ۲۲ نانومتری فین فت روی آورده است.

 فرآیند Intel 20A با کمک معماری RibbonFET و فناوری انتقال نیروی PowerVia می‌تواند یکی دیگر از موتورهای پیشران بسیار کارامد اینتل باشد. مدل پکیجینگ جدید اینتل تحت عنوان IDM 2.0 یکی دیگر از برنامه‌های راهبردی اینل در زمینه پیشرفت این شرکت در زمینه طراحی و تولید محسوب می‌شود و زمینه استفاده از قابلیت‌های بالقوه ریخته‌گری سایر شرکت‌های شخص ثالث را نیز فراهم می‌کند.

اینتل اذعان کرده که فناوری embedded multi-die interconnect bridge یا EMIB نخستین فناوری ارتباط‌دهنده داخلی 2.5 بعدی محسوب می‌شود که با بهره‌مندی از آن می‌توان قطعات مختلف را به‌سادگی به یکدیگر متصل کرد و اندازه تراشه و در نهایت هزینه ساخت تولید آن را کاهش داد. این فناوری در محصولاتی که عرضه آن‌ها از سال ۲۰۱۷ آغاز شده، به کار رفته است.

سفیر رپید، پردازنده سرو زئون (Xeon)، نخستین پردازنده مجهز به EMIB تولید شده در میزان انبوه خواهد بود. در ضمن این پردازنده نخستین پردازنده‌ای محسوب می‌شود که اندازه آن یه اندازه شبکه دوربین نجومی دوگانه است و عملکرد آن تقریباً در سطح پردازنده‌های طراحی‌شده با زبان طراحی یکپارچه تست. نسل بعدی ترانه‌های EMIB به‌جای 55 میکرون ۴۵ میکرون خواهند بود.

Foveros یکی دیگر از تراشه‌های جذاب قدرتمند آینده اینتل با فناوری پشت‌های سه‌بعدی محسوب می‌شود. پردازنده Meteor Lake با اندازه ۳۶ میکرون دربردارنده دومین نسل از این تراشه است که در محصولات کلاینت استفاده خواهد شد.

تراشه Foveros Omni دومین نسل از تراشه Foveros به شمار می‌رود و انتظار می‌رود از طراحی مازولار و اتصال داخلی دای به دای برخوردار باشد. انتظار می‌رود این تراشه در سال ۲۰۲۳ به تولید انبوه برسد. Foveros Direct یکی دیگر ازتراشه های متعلق به این خانواده محسوب می‌شود که اندازه آن زیر ۱۰ میکرون خواهد بود و اینتل برای کاهش اندازه آن از فناوری پشته سه‌بعدی بهره می‌برند و تراکم اتصالات داخلی را در آن افزایش خواهد داد. این تراشه هم به‌عنوان تراشه مکنل Foveros Direct تولید و عرضه می‌شود.

درضمن اینتل برای تثبیت پیشتازی خود در آینده صنعت تراشه سازی، با بسیاری از شرکت‌های مطرح فناوری در زمینه تراشه در آمریکا و اروپا، در حال همکاری است تا بتوانند تلاش‌های خود را از مرحله طرح‌های مفهومی به تولید انبوه برساند. در ضمن اینل متعهد شده است با دولت‌های مختلف برای تقویت زنجیره تأمین و همچنین چنین هدایت اقتصاد و امنیت ملی در مسیر درست، نیز همکاری کند