Kiến trúc CPU 10nm tiếp theo của Intel không còn được đặt tên là 10nm+ nữa mà được gọi là 10nm SuperFin với nhiều cải tiến lớn hứa hẹn mang đến hiệu suất vượt trội.
Trước tiên để tìm hiểu về kiến trúc mới của Intel, chúng ta nên tìm hiểu tiến trình hay node tiến trình có ý nghĩa gì. Thực tế thì hiện tại tên gọi của tiến trình không chỉ bất kỳ một kích thước nào bên trong con chip cả, nó mang ý nghĩa marketing là chính. Các bạn có thể tham khảo thêm về ý nghĩa của tiến trình trong bài viết “Bạn đã hiểu đúng về tiến trình 7nm, 10nm? Có thật con số này càng nhỏ thì càng tốt?” để tiếp tục tìm hiểu về kiến trúc 10nm SuperFin mới của Intel sẽ xuất hiện trên dòng Tiger Lake.
CPU Tiger Lake 10nm SuperFin của Intel có thể đạt xung nhịp lên đến 5.0 GHz
Kiến trúc 10nm đầu tiên của Intel với nhân Sunny Cove có IPC (hiểu đơn giản là hiệu năng/xung nhịp, hay hiệu quả xử lý) rất tốt, tăng khoảng 15 - 20%, tuy nhiên xung nhịp lại giảm 10 - 20%, nên cuối cùng hiệu năng của những con chip 10nm không thực sự cải thiện so với 14nm trước đó.
Để khắc phục vấn đề này, Intel đã phát triển một loại bóng bán dẫn mới được gọi là SuperFin có thể đạt xung nhịp 5GHz, tương đương với 14nm+++ trước đây. Nếu như theo cách đặt tên cũ thì đây chính là 10nm+, nhưng Intel đã quyết định không gọi như vậy nữa. Và trên thực tế, lần này Intel có thể gọi đây là một node tiến trình thu nhỏ chứ không chỉ là một nâng cấp nhỏ.
Với 10nm SuperFin, hiệu suất được cải thiện tới 17 - 18% so với trước đó, trong khi ở tiến trình 14nm, mỗi lần thêm một dấu “+” thì hiệu suất chỉ được cải thiện 3.8 - 5.9%, điều này giúp cho Intel có thể cạnh tranh được với tiến trình 7nm của AMD.
Những cải tiến của 10nm SuperFin
10nm SuperFin còn được gọi tắt là 10SF sử dụng thiết kế FinFET thế hệ thứ 4 của Intel. Nếu các bạn chưa biết FinFET là gì thì có thể tham khảo lại trong bài viết “Bạn đã hiểu đúng về tiến trình 7nm, 10nm? Có thật con số này càng nhỏ thì càng tốt?” như mình đã đề cập đến ở đầu bài. Về cơ bản thì đây là thiết kế cổng (Gate) dạng Fin (vây cá) thay vì dạng phẳng như hồi 22nm trở về trước.
Thiết kế FinFET mới nhất của Intel mang đến một số lợi ích:
- Kiến trúc nguồn - cực cổng nâng cao và quy trình sản xuất cực cổng (Gate) được cải tiến tăng tính linh động, cho phép các sóng mang điện tích di chuyển nhanh hơn, tức thời gian di chuyển điện tích giữa cực drain và cực source ngắn hơn, từ đó giúp tăng số lần tắt bật từ đó tăng xung nhịp và cải thiện hiệu suất.
- Tăng độ cao của cổng để kiểm soát trạng thái tắt bật của bóng bán dẫn tốt hơn. Việc tăng chiều dài cổng nghe thì có vẻ như đi ngược với việc thu nhỏ tiến trình, nhưng thực tế thì điều này giúp cho bóng bán dẫn cần ít bộ đệm hơn, nên nhìn chung thì vẫn thu nhỏ kích thước, trên tiến trình 14nm Intel cũng đã từng áp dụng cách này.
- Intel cũng thay đổi vật liệu của cực source và drain để làm cho điện trở thấp hơn tới 30%, từ đó giảm được lượng điện năng tiêu thụ, giảm lượng nhiệt tỏa ra, điều này giúp cho CPU có thể hoạt động ở xung nhịp cao trong thời gian dài.
- Intel còn giới thiệu một tụ điện SuperMIM (metal-insulator-metal) cho điện dung cao hơn gấp 5 lần so với những MIM tiêu chuẩn hiện có. Intel tuyên bố rằng đây là thiết kế đầu tiên và hàng đầu trong ngành, được sản xuất thông qua việc lắng đọng cẩn thận các vật liệu Hi-K mới trong các lớp mỏng hơn 0.1nm, để tạo thành một siêu mạng giữa hai hoặc nhiều loại vật liệu.
Tất cả kết hợp lại, Kiến trúc sư Transistor cao cấp của Intel, Ruth Brain cho biết rằng các tính năng này cho phép 'Cải tiến nút đơn (nội bộ) lớn nhất trong lịch sử Intel', cho phép hiệu suất bóng bán dẫn tốt hơn 17-18% so với thiết kế 10nm cơ bản. Điều này làm cho 10SF tương đương với một cải tiến toàn bộ nút so với quy trình 10nm cơ bản của Intel. Để tương đồng với 14nm của Intel, từ 10nm lên 10SF tương đương với Broadwell (14nm) lên Coffee Lake (14+++).
Ngoài ra, với Tiger Lake thì Intel cũng thay đổi kiến trúc bộ nhớ đệm, tăng bộ nhớ đệm, xuất xưởng với Xe iGPU sở hữu tới 96 EUs (Ice Lake G7 là 64 EUs) có thể đạt được hiệu suất lên tới 2.6 TFLOP - một con số có thể nói là điên rồ với một con chip nhỏ như vậy. Tiger Lake cũng sẽ hỗ trợ băng thông bộ nhớ lớn hơn, kết hợp cùng làng loạt các giải pháp khác hứa hẹn sẽ mang đến cho người dùng một bộ xử lý hoàn toàn mới với hiệu suất vượt trội, đủ sức cạnh tranh với bộ xử lý 7nm của AMD.
Smember
0 Hỏi đáp