Panther Lake viser Intels 18A frem – men ikke i hele chippen

SemiAnalysis har skilt en Intel Core Ultra 7 365 ad og undersøgt Panther Lake helt ned til transistorstrukturerne. Analysen giver et konkret indblik i Intels 18A-proces, RibbonFET-transistorer og PowerVia-strømforsyning fra chippen bagside. Men den viser også, hvorfor Panther Lake ikke er fremstillet udelukkende på 18A – og hvorfor et avanceret produkt ikke i sig selv beviser, at Intel har overhalet TSMC eller Samsung. 12

Hvad undersøgelsen viser om 18A

Tværsnittene viser RibbonFET-transistorer med fire vandrette siliciumlag oven på hinanden. En gate omslutter hver kanal hele vejen rundt – det er den såkaldte gate-all-around-konstruktion.

Med PowerVia føres strømmen gennem et særskilt metalnetværk på chippen bagside og videre gennem nano-gennemføringer i silicium. Det frigør plads i ledningsføringen på forsiden, som ellers også skulle bruges til strømforsyning. 34

Det er væsentlige designvalg, men ikke en gratis gevinst. Analysen peger også på afvejninger som øget kapacitans, større termisk modstand og en mere kompliceret fremstillingsproces. Tværsnittene viser, hvordan Intel har bygget komponenterne; de dokumenterer ikke i sig selv, at det færdige produkt yder bedre eller bliver køligere end konkurrenternes. 4

Panther Lake kombinerer flere processer

Panther Lake består af tre aktive moduler – compute, grafik og I/O – samlet oven på et passivt basemodul med Intels Foveros-S-pakning. Compute-modulet fremstilles på Intel 18A. Grafikmodulet afhænger af konfigurationen: Den mindre GT1-variant bruger Intel 3, mens den større GT2-variant bruger TSMC N3E. I/O-modulet fremstilles på TSMC N6. 12

Det er vigtigt, når man vurderer, hvad 18A faktisk bidrager med: Processen bruges til beregningsmodulet, ikke til alle dele af chippen. Her ligger blandt andet CPU-kerner, NPU, mediemotorer og cache tæt på hukommelsen, mens grafik og I/O er placeret på separate moduler. 34

Målt logiktæthed: På niveau med N3E, men ikke alle konkurrenter

SemiAnalysis målte logikken i Panther Lakes 18A-computemodul og logikken i grafikmodulet på TSMC N3E til at have omtrent samme logiktæthed. I analysens sammenligning nåede 18A ikke de højeste rapporterede tæthedsmålinger for TSMC N3P og N2 eller Samsung SF2. 2

Målingerne gælder bestemte logikområder. De er ikke en samlet rangliste over alle egenskaber ved processerne eller alle produkter, der er fremstillet på dem.

RibbonFET og Samsungs MBCFET: Forskellig konstruktion, ikke en temperaturtest

Intels RibbonFET og Samsungs MBCFET er begge nanosheet-transistorer med gate-all-around-struktur. Teardown-analysen beskriver Intels fire lag og kombinationen med strømforsyning fra bagsiden. Den sammenholder det med Samsungs SF2, hvor strømmen føres på forsiden, og hvor kontakt- og forbindelsesmaterialerne er anderledes. 34

Forskellene viser, at virksomhederne har valgt forskellige måder at integrere teknologien på. De viser ikke i sig selv, hvilken chip der bliver køligst eller yder bedst. Analysens omtale af termisk modstand handler om en afvejning i procesdesignet – ikke om en direkte temperaturmåling af færdige Intel- og Samsung-produkter. 4

Hvad produktionstallene fortæller – og hvad de ikke fortæller

Intel og ASML oplyser, at mere end en million wafere er blevet behandlet med High-NA EUV på tværs af værktøjscertificering, forskning og udvikling samt produktion. Teknologien bruges på udvalgte lag i nogle Panther Lake-processorer. Tallet viser erfaring med udstyret, men er ikke et tal for færdige Panther Lake-wafere – og heller ikke for wafere, der udelukkende er mønstret med High-NA. 19

En separat rapport angiver en hastighed på 175 wafere i timen for ASMLs EXE:5200B i én tilstand og omkring 125, når der kræves stitching, hvor mønstre sættes sammen. Det illustrerer en hastighedsafvejning ved stitching, men siger ikke i sig selv, hvad Intels samlede produktionsomkostninger eller produktion er. 22

Et analytikerestimat sætter udbyttet for 18A til omkring 80 procent. Målegrundlaget er ikke offentliggjort, og Intel har ikke oplyst et absolut udbyttetal. Estimatet kan derfor ikke fastslå udbyttet for hele 18A-produktionen eller vise, om Intel har samme omkostningsniveau som konkurrenterne. 24

Wildcat Lake peger på en anden produktionsmæssig afvejning. Det rapporterede compute-modul er 38 procent mindre end Panther Lakes og bruger en organisk pakning med flere chips i stedet for Foveros. Det viser, at beslægtet teknologi kan indgå i forskellige produktdesigns. Men den mindre chip og Panther Lake-undersøgelsen beviser ikke, at Intel har overhalet konkurrenterne inden for tæthed, produktionsøkonomi eller fremstilling af avanceret grafik. 5

Konklusionen

Panther Lake er et konkret eksempel på, at Intel har integreret RibbonFET og PowerVia i en kommerciel processor og samlet et compute-modul på 18A med andre moduler fremstillet på andre processer. Det centrale forbehold er lige så konkret: I SemiAnalysiss målinger var logiktætheden på 18A omtrent på niveau med TSMC N3E – ikke højere end alle de konkurrerende processer. 2

Intels erfaring med High-NA EUV og estimatet for 18A-udbytte peger på fremskridt, men tallene efterlader fortsat ubesvarede spørgsmål om udbyttets rækkevidde, produktionshastighed og konkurrenceevne. 192224