A Intel vai trocar transistores em chips pela primeira vez em 13 anos – a empresa mostrou o RibbonFET e seu circuito reverso de alimentação

Na conferência Innovation 2023, o CEO da Intel, Patrick Gelsinger, mostrou um wafer de silício com processadores Arrow Lake feito usando a tecnologia de processo 20A (20 angstroms ou 2 nm). Esses chips aparecerão em 2024 e serão os primeiros em 13 anos a apresentar uma nova arquitetura de transistor. No evento, o chefe da Intel revelou alguns detalhes das futuras arquiteturas, o que pode ser considerado uma confirmação oficial dos vazamentos que surgiram anteriormente.

Fonte da imagem: Intel

Um evento significativo foi a confirmação dos planos da Intel de começar a produzir processadores de 2 nm em 2024 – antes da TSMS e da Samsung, que já haviam mostrado uma liderança tecnológica significativa da gigante dos microprocessadores. A Intel estabeleceu como meta dominar a produção de processadores em cinco novos nós de tecnologia em quatro anos e parece estar seguindo rigorosamente esse plano. Além disso, numa série de inovações tecnológicas, a Intel estará à frente da Samsung e da TSMC.

Bolacha de chips Arrow Lake

Em particular, a Intel será a primeira a transferir as linhas de energia dos elementos do processador para a parte traseira do substrato. As linhas de sinal permanecerão no mesmo lugar e a energia será fornecida pelo lado reverso diretamente aos transistores. Isso vai acontecer, começando pelos transistores dos chips Arrow Lake, que a empresa já produz na forma de amostras de engenharia.

A separação das linhas de energia e de sinal proporcionará muitos benefícios, embora também apresente desafios tecnológicos. Descarregar o volume da placa na lateral da interface de sinal simplificará a fiação e aumentará a velocidade de operação da interface de sinal, reduzindo o comprimento das conexões e, consequentemente, reduzindo sua resistência de corrente. A mesma simplificação da distribuição de energia (no verso) e até mesmo um aumento na seção transversal dos condutores de potência reduzirão os processos transitórios e até abrirão caminho para aumentar a densidade dos transistores. A TSMC, por exemplo, planeja lançar tecnologia semelhante não antes de 2026, ou dois anos depois da Intel.

Entrega de comida por trás (à direita na imagem). À esquerda está a abordagem atual, quando o sinal e a energia são fornecidos na mesma camada

Mas a inovação definitivamente revolucionária nos processadores Arrow Lake serão os novos transistores RibbonFET Gate-All-Around (GAA) com canais completamente cercados por portas. Estes serão os primeiros novos transistores em processadores Intel desde 2011, após o início da produção dos transistores FinFET com canais verticais (aletas) cercados por portas em apenas três lados. A Samsung já está produzindo transistores semelhantes em sua própria interpretação (SF3E), mas não está pronta para produzi-los em massa. A Intel parece pronta para organizar a produção em massa de transistores GAA.

Arquitetonicamente, os transistores Intel GAA são semelhantes aos mesmos transistores Samsung. Eles também são representados por canais localizados um acima do outro na forma de nanofolhas finas (nanopáginas), cercadas por portas em todos os lados. A Intel usa quatro canais em seu transistor. De acordo com a Intel, esse design permite a comutação mais rápida de transistores ao usar uma corrente de drive semelhante à dos FinFETs. Ao mesmo tempo, o transistor GAA ocupa visivelmente menos espaço no substrato do que o FinFET.

A TSMC espera introduzir sua própria arquitetura GAA em produção em 2025, ou um ano depois da Intel. Nisso, a Samsung está formalmente à frente dos seus concorrentes, mas em termos de produção em massa das soluções mais avançadas, ainda não pode orgulhar-se de nada.