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Weiter mit Problemen: Intel verschiebt 10-nm-Massenfertigung auf 2019

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intelAuch wenn Intel sehr gute Zahlen für das erste Quartal 2018 veröffentlicht hat, so zeigen sich die Probleme des Unternehmen hinsichtlich der Fertigung seiner Produkte. Die Anstellung von Jim Keller, der das Silicon-Engineering-Team bei Intel leiten soll, sowie die Umstellung der Technology and Manufacturing Group in eine Technology, Systems Architecture & Client Group (TSCG) unter Murthy Renduchintala zeigen recht deutlich, dass Intel hier gegensteuern möchte.

Im Rahmen der Bekanntgabe der Quartalszahlen hat Intel einige interessante Äußerungen gemacht, die zukünftige Prozessoren und Technologien betreffen. So wird es in diesem Jahr keinen Desktop- oder Notebooks-Prozessor auf Basis der Fertigung in 10 nm geben. Auch die ersten Verbesserungen in der Fertigung in 10 nm haben offenbar nicht dazu geführt, dass Prozessoren in 10nm+ ausgeliefert werden können. Ausnahmen können spezielle FPGAs bilden, die aufgrund ihres Aufbaus aber auch eine geringere Herausforderung an den Fertigungsprozess stellen.

Intel spricht demnach davon, dass man in kleinen Stückzahlen bereits Produkte in 10 nm fertigt, die High Volumen Manufacturing (HVM), also die Massenfertigung, aber erst 2019 anlaufen wird. Man verstehe inzwischen die Probleme und habe bereits Lösungen dafür gefunden. Es dauere aber einige Zeit, bis diese in den Fertigungsprozess einfließen können.

"We continue to make progress on our 10-nanometer process. We are shipping in low volume and yields are improving, but the rate of improvement is slower than we anticipated. As a result, volume production is moving from the second half of 2018 into 2019. We understand the yield issues and have defined improvements for them, but they will take time to implement and qualify."

Intel gehen so langsam die Seen aus

Im Verlaufe des Jahres werde man weiter von der abermals verbesserten Fertigung in 14 nm profitieren. Mit Whiskey Lake für den Desktopbereich und Cascade Lake für den Serverbereich stünden entsprechende Produkte bereit.

"We have leadership products on the roadmap that continue to take advantage of 14-nanometer, with Whiskey Lake for clients and Cascade Lake for the data center coming later this year."

Dabei ist Whiskey Lake keine bisher unbekannte Größe, war aber wohl nur als Whiskey Lake U im extrem sparsamen Notebook-Segment geplant. Cannon Lake sollte in 10 nm dann über die Varianten Cannon Lake Y, über Cannon Lake U bis hin zu Cannon Lake S einen breiten Bereich abdecken und alle älteren Prozessoren ablösen. Cannon Lake verschiebt sich nun aber auf 2019.

Cascade Lake wird als Nachfolger von Skylake die Xeon-Prozessoren und auch den High-End-Desktop (HEDT) in 14 nm++ bedienen. Erst Ice Lake wird dann ebenfalls irgendwann 2019 die Fertigung in 10nm+ in diesem Bereich überführen.

Dabei betont Intel einmal mehr, dass die Verbesserungen in der Fertigung in 14 nm in Form von 14 nm++ Intel in die Lage versetzen, noch eine weitere Prozessoren-Generation in dieser Fertigung auszuliefern. Das Fehlen von EUV in der aktuellen Form der 10-nm-Fertigung sei ein Faktor Kosten zu sparen, führe aber auch zu Problemen.

"We're slowing the ramp down as we go and fix these yields, and we're able to do that. A), we understand the yield issues. They're really tied to this being the last technology tied to not having EUV and the amount of multi-patterning and the effects of that on defects. But also, the real strength of 14-nanometer, I mentioned in my prepared remarks that we've done 70% improvements in the performance of that technology over its current lifetime. And we believe it continues to have legs, that we can continue to make improvements, both within that process technology and architecturally. That's really giving us the breathing room to go and make these yield improvements."

Die Ausbeute verbessern und verstehen, weshalb bestimmte Defekte entstehen, seien das Hauptproblem bei der Fertigung in 10 nm.

"The transistors work. We know the performance is in line. So it's really just about getting the defects and the costs in line to where we want."

Ziele für 7-nm-Fertigung werden heruntergefahren

Mit dem Wechsel der Fertigung von 20 auf 14 nm, 14 auf 10 nm und 10 auf 7 nm setzen sich die Fertiger Ziele, um welchen Faktor die Packdichte steigen soll. Im Falle von 20 auf 14 nm war dies bei Intel der Faktor 2,4. Mit dem Wechsel von 14 auf 10 nm plante Intel mit einem Faktor von 2,7, was offenbar auch einer der Gründe ist, warum Intel derzeit mit einigen Schwierigkeiten zu kämpfen hat.

Mit der geplanten Fertigung in 7 nm und der Umstellung auf Extreme Ultraviolet Lithography (EUV) sieht sich Intel nicht von den aktuellen Problemen betroffen. Für 10 nm ist also eher der Verzicht auf EUV das Problem. Um die Anforderungen etwas geringer zu halten, nimmt man aber auch die Ziele für die Packdichte etwas zurück und plant wieder mit dem Faktor 2,4.

"As far as what does that imply for future technologies, we made a lot of changes at 7 nanometers. 7-nanometer currently is the first technology forecasted to implement EUV, so that immediately makes the lithography system different. We're going back to a more standard, for us, compaction number of 2.4, so that makes it a little bit easier."

Heterogene Chips und EMIB werden eine immer größere Rolle spielen

Für die Zukunft sieht Intel auch einen weniger monolithischen Ansatz für zahlreicher seiner Produkte. Bereits heute verwendet Intel seine eigene EMIB-Technologie (Embedded Multi-die Interconnect Bridge), um unterschiedliche Chips in einem Package unterzubringen. Ein Beispiel sind die eigenen Core-Prozessoren mit Radeon RX Vega M Grafik, aber auch einige FPGAs setzen bereits auf diese Technik, die eine direkte Verbindung zwischen den Chips herstellen kann.

Bereits mit der Ankündigung von EMIB unterstrich Intel, dass das Zusammenbringen von verschiedenen IPs und verschiedenen Fertigungstechnologien in Zukunft eine immer größere Rolle spielen wird. Mit der Fertigung in 7 nm soll sich dieser Trend weiter beschleunigen.

"At 7 nanometers and beyond, we're really moving to a world where you're not going to look at any piece of silicon as being a single node. You're going to use what we're going to call heterogeneous techniques that allow us to use silicon for multiple nodes. So you may use cores from 7 nanometers and IP from 14 nanometers and even as far back as 22 nanometers for the parts that don't need the high performance. And we're able to put those together and make them perform and behave like a single piece of silicon in the package."

Intel auf der Suche nach sich selbst

Ein wenig macht es den Eindruck, als sei Intel auf der Suche nach sich selbst. Abermals muss ein 14-nm-Zwischenschritt eingezogen werden und auch wenn man in diesem Zusammenhang einige Verbesserungen propagiert, dies kann nicht darüber hinwegtäuschen, dass die Fertigung in 10 nm Intel vor große Probleme stellt.

Einst sah man sich Jahre vor der Konkurrenz. Inzwischen ist dieser Vorsprung zusammengeschmolzen und Intel muss aufpassen nicht rechts und links überholt zu werden. TSMC hat bereits die Massenfertigung in 7 nm gestartet und erste Testchips sind bereits bei den Partnern. Dabei sprechen wir hier nicht von kleinen SoCs oder weniger komplexen Gebilden, sondern auch von GPUs mit mehreren Milliarden Transistoren. Samsung fährt weite Teile seiner Fertigung bereits erfolgreich in 10 nm und Global Foundries will im kommenden Jahr ebenfalls erste Produkte in 7 nm ausliefern.

Intel kann derzeit noch nicht einmal genauer eingrenzen, wann denn nun die Massenfertigung in 10 nm anlaufen wird. Es ist nur die Rede von 2019, nicht einmal auf das Halbjahr will man sich festlegen. Dann wird AMD bereits mit den Ryzen-Prozessoren der dritten Generation am Markt sein. Diese kommen mit der Zen2-Architektur daher und werden in 7 nm gefertigt sein. Der Tape Out dieser Prozessoren soll bereits stattgefunden haben. Für Intel stehen harte Zeiten an. Diese kann man sicherlich durch die Marktposition einige Zeit überbrücken, langfristig wird man sich aber etwas überlegen müssen.

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