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Neue Roadmaps von Intel bis 2023: GPUs ab 2021 in 7 nm

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intelAuf dem gestrigen Investor Day hat Intel etwas unerwartet sehr detaillierte Pläne für seine zukünftigen Produkte und deren Fertigung verraten. Nach den Verzögerungen für die Fertigung in 10 nm will Intel wieder zur alten Stärke zurück und das war neben den Chipdesigns als solches vor allem die Fertigung. Die neueste Roadmap zur Fertigung reicht bis ins Jahr 2023 und sieht zahlreiche 10-nm- und 7-nm-Iterationen vor.

Doch beginnen wir beim aktuellen Stand der Dinge und damit den eher kurzfristigen Plänen für die Produkte, die in den kommenden Monaten auf den Markt kommen werden. Dabei zeigt sich Intel durchaus selbstkritisch und spricht noch einmal von den eigenen Plänen, bereits 2016 mit 10 nm starten zu können. Die hohen Zielvorgaben für diesen Prozess (Quad Patterning (SAQP), Contact over Active Gate (COAG), der Einsatz von Kobalt und neue Packaging-Technologien wie EMIB and Foveros), vor allem aber wohl die um den Faktor 2,7 höhere Packdichte, haben zu den Verzögerungen geführt.

Die Lücke in der Fertigung zwischen 14 und 10 nm wurden mit zahlreichen 14-nm-Schritten geschlossen (14nm+, 14nm++, ...). Diese Optimierungen der Fertigung haben die Leistung um 20 % verbessern können. Intel führt hier den Vergleich von Broadwell zu Whiskey Lake an. Damit habe man das Fehlen von 10 nm in gewisser Weise kompensieren können so Intel.

Die nur mäßig verfügbaren und auch teildefekten Cannon-Lake-Prozessoren einmal außen vor gelassen soll es nun aber in Kürze mit den ersten in 10 nm gefertigten Produkten losgehen. Bereits im Juni will man die ersten Ice-Lake-Prozessoren für Notebooks vorstellen. Aber auch für die Fertigung in 10 nm sind mehrere Wellen an Optimierungsschritten geplant und mit diesen Wellen werden auch immer wieder neue Produkte in dieser optimierten Fertigung das Licht der Welt erblicken. Dazu gehören neben den Notebook- und Desktop-Prozessoren auch die Xeon-Prozessoren, GPUs, ASICs und FPGAs.

2019 und auch 2020 wird es aber zunächst noch eine gewisse Fortsetzung der Fertigung in 14 nm geben. Hinsichtlich des Leistungspotenzials der eigenen 14-nm-Fertigung vergleicht sich Intel mit N10, also der Fertigung in 10 nm bei TSMC. Für Ende 2019 spricht Intel dann mit der eben angekündigten Auslieferung erster Geräte mit Ice-Lake-CPU und in der ersten Jahreshälfte 2020 sollen die Ice-Lake-Server folgen. Hier sieht sich Intel auf Augenhöhe mit TSMCs N7 (7 nm). An dieser Stelle wollen wir noch einmal auf den Vergleich der Fertigung in 10 und 14 nm bei Intel, TSMC und Samsung hinweisen. Die Packdichte wird zunehmend zu einem wichtigen Faktor im Vergleich der einzelnen Fertigungsgrößen.

Bereits 2021 sollen die ersten Produkte in 7 nm gefertigt werden. Der erste 7-nm-Chip wird aber kein Prozessor sein, sondern eine Datacenter-GPU auf Basis der Xe-Architektur. Diese soll dann auch die neue Foveros-Technologie für das Packaging einsetzen.

Intel will aus Fehlern lernen

Eines wird im Rahmen des Investor Day aus den Aussagen Intels klar: Man hat aus den anfänglichen Fehlern der 10-nm-Fertigung gelernt und sieht daher entsprechende Gegenmaßnahmen für den durchaus aggressiven Schritt hin zu 7 nm vor.

Im Vergleich zu 10 nm soll der erste 7-nm-Schritt um den Faktor zwei skalieren. Von 14 auf 10 nm plante Intel noch mit dem Faktor 2,7. Wie auch bei 14 und 10 nm sieht Intel natürlich auch für 7 nm mehrere Intra-Node-Optimierungen vor. Viel wichtiger aber ist, dass Intel die Design Rules vereinfachen möchte, was eine einfachere Umsetzung der einzelnen Schritte nach sich ziehen soll. Für die Fertigung in 7 nm plant Intel den Einsatz von EUV sowie der nächsten Generation der Foveros- und EMIB-Technologien, die mit 10 nm in die erste Runde gehen werden.

Die neuen CPU-Roadmaps

Im Bereich der Endkundenprodukte bestätigt Intel das Erscheinen von Ice Lake und Lakefield in diesem Jahr. Darüber hinaus macht Intel im kommenden Jahr den nächsten größeren Schritt hin zu Tiger Lake. Hier zum Einsatz kommen die neuen Sunny-Cove-Kerne, aber auch schon eine neue integrierte Grafikeinheit auf Basis der Xe-Architektur.

Intel zeigt hier die eher langfristige Strategie, denn zumindest mit Comet Lake erwartet uns auf dem Desktop bereits in wenigen Wochen ein neuer Prozessor mit zehn Kernen. Ice Lake und Lakefield zielen zunächst eher auf den mobilen Bereich ab.

Bei den GPUs ist 2020 noch immer die Zielvorgabe von Intel, allerdings wird das Bild hier etwas diffus. Tiger Lake wird 2020 bereits eine integrierte Grafikeinheit auf Basis der Xe-Architektur anbieten. Auch die ersten diskreten GPUs werden 2020 erwartet, allerdings hat sich Intel bisher nur zu den Datacenter-Ablegern geäußert. Zu den Consumer-GPUs schweigt Intel derzeit noch. 2021 soll dann aber schon die erste in 7 nm gefertigte GPU folgen.

Nach einem kleinen Knick für 2019 plant Intel bei den Xeon-Prozessoren ab 2020 wieder ein größeres Wachstum und mehr Innovation. In der ersten Jahreshälfte 2020 werden die erste Xeons auf Basis von Ice Lake erscheinen. Parallel dazu kommen die Cooper-Lake-Modelle auf den Markt. Für Cooper Lake plant Intel eine Erhöhung der Anzahl der Kerne. Zudem wird Cooper Lake die BFloat16-Beschleunigung beherrschen. In der Tat sieht es danach aus, als fahre Intel für eine gewisse Zeit fast zweigleisig – Ice Lake und Cooper Lake werden nahezu zeitgleich erscheinen.

2021 plant Intel dann schon mit Sapphire Rapids und 2022 wird es die nächste Generation geben. Intel erhöht die Schlagzahl für neue Produkte in diesem Bereich von fünf bis sieben Quartalen auf vier bis fünf Quartale.

Intel liefert erste Daten zu Ice Lake-U und Tiger Lake-U

Etwas überraschend hat Intel auch einige technische Daten und Leistungsdaten zu Ice Lake-U (ICL-U) sowie Tiger Lake-U (TGL-U) verraten und so können wir diese mit Whiskey Lake-U (WHL-U) vergleichen:

Vergleich der Prozessoren
WHL-UICL-UTGL-ULKF
Design 4+24+24+2-
CPU-Kerne 4445
Grafikeinheit GT2 (Gen9.5)
24 EUs
GT2 (Gen11)
48 EUs
Xe-Architektur
96 EUs
GT2 (Gen11)
48 EUs
TDP 15 W15 W15 - 25 W5 & 7 W
RAM LPDDR4-2400

LPDDR4-3733

LPDDR4-3733LPDDR4-2133

Der Ice-Lake-U-Prozessor sollen in etwa doppelt so schnell wie der schnellsten Whiskey-Lake-U-Prozessor sein. Mit Tiger Lake-U will Intel die Leistung noch einmal verdoppeln. Anhand der verwendeten EUs ist dies allerdings keine große Überraschung.

Außerdem nennt Intel auf den Folien einige technische Details zum Lakefield-SoC. Dieser verbraucht im Standby nur 2,6 mW, kann unter idealen Bedingungen im Boost aber bis zu 27 W ziehen. Die TDP ist auf 5 bzw. 7 W ausgelegt. Ein Sunny-Cove-Kern mit vier Tremont-Kernen kann fünf Threads verarbeiten. Mit Ice Lake-U beschleunigt Intel den Arbeitsspeicher bereits auf LPDDR4-3733, Lakefield soll LPDDR4-2133 unterstützen.

Intel hat den Wink verstanden und reagiert

In den vergangenen Monaten gab es viel Kritik an Intel – sowohl von Seiten der Endkunden, aber auch von der Presse. Die Probleme in der 10-nm-Fertigung sind sicherlich kein Paradebeispiel guter Unternehmenskommunikation. Gleiches gilt für die Spectre- und Meltdown-Sicherheitslücken, die Intel noch über Jahre begleiten werden.

Doch mit dem Architecture Day im Dezember 2018 hat Intel das Steuer herumgerissen und verfährt in vielen Bereichen offenbar anders als zuvor. Dies betrifft vor allem die Planung zukünftiger Produkte, die weniger stark an eine konkrete Fertigungstechnologie gekoppelt sein sollen. Auf dem Investors Day hat man diese Pläne nun etwas konkretisiert und gibt einen Ausblick auf das, was in den kommenden 2-3 Jahren zu erwarten ist.