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Intel erkennt Schwächen der 10-nm-Fertigung an

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intel-10nmWir haben bereits mehrfach über Intels aktuelle Probleme in der Fertigung von Chips in 10 nm gesprochen. Diese hat der Chipriese zumindest im Hinblick auf die Verzögerungen bereits eingestanden. Man hält jedoch daran fest: Alle Produktgruppen sollen in den kommenden Monaten auf 10 nm umgestellt werden.

Aktuell liefert man die Ice-Lake-Prozessoren in 10 nm aus. In Kürze dürften die Lakefield-Prozessoren als weiteres Endkundenprodukt folgen. Einige Spezialprozessoren wie den Atom P5900 fertigt man inzwischen ebenfalls in 10 nm. Im Laufe des Jahres sollen die Xeon-Prozessoren auf Basis von Ice Lake folgen.

Intels Finanzchef George Davis äußerte sich im Rahmen der Morgan-Stanley-Konferenz jetzt erneut zur Problematik. Dazu ist ein Audiomitschnitt verfügbar. Man befindet sich zwar "zweifellos in der 10-nm-Ära", sehe aber auch, dass man nicht mehr mit der Konkurrenz wird aufschließen können. Erst mit der Fertigung in 7 nm, die man Ende 2021 starten will, sieht man sich wieder auf Augenhöhe. Die Vorreiterrolle will man mit der Fertigung in 5 nm wieder einnehmen.

Man sehe bei Intel derzeit große Fortschritte hinsichtlich des Inter-Node-Schritts hin zu 10nm+. Dabei handelt es sich um einen der geplanten Optimierungsschritte. Diese hat man in den bisherigen Fertigungsschritten ebenso verwendet, wie in der aktuellen Fertigung von 14 nm oder für zukünftige Fertigungsgrößen. Für die Fertigung in 14 nm hat man diese Optimierungen inzwischen so extrem ausgeführt, dass es wohl kaum noch Potenzial gibt. Aufgrund der Verzögerungen für 10 nm ist die Fertigung in 14 nm inzwischen extrem effizient. Dieses Level wird man mit 10 nm nicht erreichen können – so Intel.

"Look, this isn't just going to be the best node that Intel has ever had. It's going to be less productive than 14nm, less productive than 22nm, but we're excited about the improvements that we're seeing and we expect to start the 7nm period with a much better profile of performance over that starting at the end of 2021."

Stattdessen wird Intel früher oder später den Fokus weiter auf 7 nm rücken und damit Potenzial in der 10-nm-Fertigung brachliegen lassen. Teilweise ist dies sicherlich bereits geschehen.

In den kommenden Monaten und Jahren wird sich zeigen, wie gut 10 nm für Intel letztendlich funktionieren werden. Vor allem für die größeren Chips darf man gespannt sein, wie groß die Ausbeute sein wird und welche Taktraten diesen Chips dann erreichen.

Fertigungsgrößen nur schwer vergleichbar

Es ist ein beliebtes Wettrennen der Chipfertiger mit den kleinsten Fertigungsgrößen zu werben – egal ob mit eigner Fabrikation oder als Auftragsfertiger. Intel, Samsung, GlobalFoundries und TSMC überbieten sich hier regelmäßig. Doch Angaben wie 16, 14, 10 oder 7 nm sind längst nicht mehr ausschlaggebend und geben nicht wieder, wo nun die Vorteile der kleineren Fertigung liegen. 

2017 zeigte sich Intel noch sehr optimistisch hinsichtlich der Fertigung in 10 nm. Aus dieser Zeit stammen einige der nun folgenden Vergleichswerte:

Gegenüberstellung der Fertigungstechnologien
  Intel 14 nm Intel 10 nm TSMC 10 nm TSMC 7 nmSamsung 7 nm
Fin Pitch 42 nm 34 nm 36 nm 30 nm27 nm
Min Metal Pitch 52 nm 36 nm 44 nm 40 nm36 nm
Gate Pitch 70 nm 54 nm 66 nm 57 nm54 nm
Fin Width 8 nm 7 nm 6 nm 6 nm-
Fin Height 42 nm 53 nm 42 nm 52 nm-
SRAM 0,0499 µm²
0,0312 µm²
0,042 µm²
0,021 µm²
0,026 µm²

Nicht immer lassen sich die Hersteller diesbezüglich in die Karten schauen. Wir haben dennoch oben einige Werte zusammengetragen. Dazu noch eine kurze Begriffserklärung:

  • Fin Pitch: Abstand der Fins (Drain und Source) eines Transistors
  • Min Metal Pitch: Mindestabstand zwischen zwei Metallschichten
  • Fin Height: Höhe der Fins aus dem Si-Substrat in das Oxid hinein
  • Fin Width: Dicke der Fins

In der Tabelle zu beachten gilt zudem, dass die meisten Hersteller innerhalb einer Fertigung noch zwischen verschiedenen Optimierungen unterscheiden. So können einzelne Werte unterschiedlich sein, je nachdem ob man von High Performance (HP) oder High Density (HD) spricht.