Intel muestra la CPU del futuro con sus Core 14, Core 15 y Core 16

Aún no ha llegado Raptor Lake al mercado y ya sabemos información sobre las próximas generaciones de CPU de Intel. Estas serían Intel Meteor Lake, Arrow Lake y Lunar Lake, las cuales usarían un diseño de chiplets que nos recuerda a LEGO, gracias a la tecnología de empaquetado 3D Foveros.

En el evento Hot Chips 34, Intel ha dado más información sobre los futuros procesadores de la compañía. Así, conoceremos más detalles sobre el tipo de empaquetado que emplean, los nodos en los que están fabricados y diseño de chiplets que emplean. Junto a esto, sabremos más detalles sobre la familia Meteor Lake, que se espera para el año que viene y Arrow Lake, que sería su sucesor y teóricamente tiene marcada la fecha de lanzamiento para 2024. Todas estas tienen algo en común, pues usarán la tecnología de empaquetado Foveros.

Intel usará empaquetado 3D Foveros en sus futuras CPU

Una de las características que destacan en las futuras familias de CPU de Intel, es que emplearán una tecnología avanzada de empaquetado de chips, llamada Foveros. Esta estará disponible en tres versiones: Foveros, Foveros Omni y Foveros Direct. Foveros en su versión estándar, se empleará para la producción de alto rendimiento y gran volumen. Foveros Omni, por su parte, llegará con una densidad de interconexión 4 veces superior a EMIB.

Por último, Foveros Direct, subirá este valor, pues su densidad de interconexión será 16 veces superior a la del Foveros estándar. Además, esta última ofrecerá una latencia más baja, mayor ancho de banda y requisitos de energía reducidos. Así pues, aquí podemos ver las diferencias en cuanto a tamaño, densidad y consumo.

Foveros: 50-25 um (Distancia), >400-1600/mm2 (Densidad), 0,156 pJ/bit (Consumo)

Foveros Omni: 25 um (Distancia), 1600/mm2 (Densidad), <0,15 pJ/bit (Consumo)

Foveros Direct: <10 micras (Distancia), >10.000/mm2 (Densidad), <0,05 pJ/bit (Consumo)

Conocidas las diferencias, Intel pretende utilizar su tecnología de empaquetado 3D Foveros para lanzar sus próximas CPU como múltiples chiplets. Así, las próximas familias Intel Core 14 Meteor Lake, Intel Core 15 Arrow Lake e Intel Core 16 Lunar Lake, tendrán un diseño como si fuesen piezas de LEGO, viendo como se unen la CPU, GPU, SOC e IO tiles. Este diseño mediante múltiples chiplets permitirá a Intel alcanzar una flexibilidad mucho mayor.

El diseño de chiplets a lo LEGO permitirá a Intel mezclar nodos

Este diseño de 4 tiles o chiplets divididos en CPU, GPU, SOC e IO, usará distintos nodos de fabricación. Según Intel, la CPU empleará el proceso Intel 4 a 7 nm EUV, mientras que los chiplets del SOC y el IO usará el nodo a 6 nm de TSMC. Sin embargo, esta información oficial dada por Intel contrasta con las filtraciones que hemos recibido últimamente. Y es que, estas mencionaban que la tGPU de los procesadores Meteor Lake utilizará el proceso N5 a 5 nm de TSMC. Pasando de nuevo a los diferentes tiles o chiplets, vamos a ver las diferencias entre estos. El de la CPU (Compute Tile) será escalable en cuanto a núcleos, arquitectura, nodos y caché.

Esto quiere decir que Intel puede mezclar no solo diferentes arquitecturas, sino también puede escalar a un nodo diferente. Lo mismo ocurre con el de GPU, que puede escalar en núcleos, nodo y caché. Para ello, muestran un ejemplo de una tGPU que va desde los 4 núcleos Xe (64 EU) hasta los 12 núcleos Xe (192 EU). Respecto al SOC, este también puede subir o bajar de especificaciones cambiando la VPU, la SRAM, o el diseño de voltaje escalable. Por último, el chiplet destinado al IO, este será escalable en cuanto a número de carriles, ancho de banda, protocolos y velocidad.

Así se construirá Intel Meteor Lake con chiplets

Intel también ha mostrado en el evento Hot Chips 34 como estarán organizados los chiplets a la hora de formar su próxima CPU Intel Meteor Lake. Así podemos ver que la capa superior de esta tiene revestimiento de metal (metalización) y junto debajo de esta se encuentran los chiplets. Estos estarían conectados a una base mediante una conexión die to die de 36um. Junto a ella tenemos capas metálicas con entrega de energía en procesos E/S y enrutamiento die to die. También se ha detallado una vista detallada a la capa metálica de la base. Esta dispone de condensadores 3D y suministro de energía y destaca por tener bultos (bumps) para interconectarse con las capas superior e inferior.

Aquí Intel enseña como se vería un diseño en base a chiplets tipo LEGO en Meteor Lake, teniendo en cuenta que Arrow Lake y Lunar Lake también aprovecharán este proceso. Tenemos así en concreto una CPU para portátiles con un total de 14 núcleos, divididos en 6 P-Cores de alto rendimiento y 8 E-Cores eficientes. Vemos así dos enlaces die to die (D2D) entre el chiplet CPU/IO y el de GPU/SOC. Esto forma parte del empaquetado 3D Foveros, donde Intel afirma que su interposer encima de los chiplets principales utiliza un nodo a 22 nm FFL de la compañía. Por el momento no tiene mucha utilidad, pero Intel planea usarlo en diseños futuros.

Intel Meteor Lake vs Haswell: 10 años de mejoras

El diseño por chiplets estilo piezas de LEGO de Intel para sus Meteor Lake, Arrow Lake y Lunar Lake no solo es flexible, sino también supone una mejora bastante importante respecto a lo que hacía la compañía una década atrás. Y es que, Intel ha mostrado una comparativa entre su antigua familia de CPU Haswell y sus futuros Meteor Lake. Aquí comparan la interfaz de conexión, junto a sus especificaciones y diferencias entre ambas.

Así pues, Haswell empleó OPIO (On Package IO), dando una velocidad de 2 a 8 GT/s, una distancia de interconexión de 110um, una latencia de 10 a 20 ns, un consumo de 1 pJ/bit y 2 tiles. Por otro lado, tenemos a Meteor Lake que emplea FDI (Foveros Die Interconnect), con una velocidad de 2 GT/s, una distancia de 36um, una latencia de menos de 10 ns, consumo de 0,2 a 0,3 pJ/bit y 5 tiles o chiplets.

Intel Meteor Lake y Arrow Lake aprovecharán el diseño por chiplets

La era de las CPU monolíticas está acabando, pues Intel apuesta por las CPU basadas en múltiples chiplets interconectados. Además de las ventajas anteriormente dichas, tenemos otras como el precio. Y es que teniendo en cuenta que cada vez los costes son más altos y los precios de las obleas se incrementan, las CPU son cada vez más caras de fabricar. Según palabras del propio Intel, si Meteor Lake se diseñara de forma monolítica con un nodo líder en el mercado, sería muy competitivo e incluso más barato.

Sin embargo, con un diseño por chiplets se ofrece un mayor rendimiento, un mayor número de transistores, mejor eficiencia energética y la ventaja de la escalabilidad. Respecto a esto último, Intel afirma que sus CPU Meteor Lake escalarán desde menos de 10W hasta más de 100W, ofreciendo la potencia de una CPU monolítica pero con todas las ventajas de los chiplets. Adicionalmente, añadió sus Intel Arrow Lake usarán el mismo diseño que nos recuerda a LEGO, tanto para las CPU de sobremesa como para portátiles.

Respecto a las fechas de lanzamiento sabemos que Meteor Lake llegará en 2023 y Arrow Lake se espera para 2024, aunque ya sabemos como es Intel y puede que haya retrasos. Por último, las CPU Lunar Lake, correspondientes a la 16ª generación de Intel, estarán destinadas originalmente al sector portátil de bajo consumo de 15W. Sin embargo, aún queda mucho para que salgan al mercado así que podría cambiar.