معرفی رسمی قابلیت‌های فناوری ساخت 14A اینتل؛ تخته‌گاز پردازنده‌های آینده با Turbo Cells

اینتل در اقدامی جسورانه، با معرفی گره پیشرفته 14A و فناوری Turbo Cells، گامی فراتر از رقبای سنتی خود برداشته است. بهینه‌سازی مسیرهای بحرانی، افزایش ۳۵ درصدی بازده انرژی، و چگالی ۱.۳ برابری ترانزیستور نسبت به نسل قبل، نوید نسل تازه‌ای از پردازنده‌های فوق‌سریع و کم‌مصرف را می‌دهد. اما این نوآوری‌ها چگونه در برابر رقبای قدرتمندی چون TSMC و سامسونگ قرار می‌گیرند؟

اینتل در جریان رویداد تخصصی Intel Foundry Direct 2025 که در سن‌خوزه کالیفرنیا برگزار شد، از چشم‌انداز پیشرفته‌ترین گره تولیدی آینده خود با نام 14A رونمایی کرد. این گره که ورود آن به مرحله تولید پرریسک در سال ۲۰۲۷ برنامه‌ریزی شده، با وعده کاهش مصرف توان تا سقف ۳۵ درصد و افزایش چگالی ترانزیستورها، افق تازه‌ای را برای طراحی تراشه‌های نسل بعد ترسیم می‌کند.

در کنار 14A، فناوری تازه‌ای با عنوان Turbo Cells نیز توسط تیم آبی معرفی شد؛ رویکردی نوین و قابل سفارشی‌سازی در طراحی مدارهای منطقی، که به طور خاص برای ارتقاء فرکانس مؤثر پردازنده‌های مرکزی و گرافیکی در مسیرهای بحرانی (critical paths) توسعه یافته است.

بنابر گزارش Tom’s Hardware، طبق برنامه اعلامی اینتل نیز اولین پردازنده‌ها و نمونه‌های تراشه با 14A در 2027 وارد Risk Production خواهند شد. در نظر داشته باشید که عبارت Risk Production به مرحله‌ای از فرایند تولید نیمه‌هادی‌ها اشاره دارد که در آن تراشه‌ها برای اولین بار به‌صورت محدود و آزمایشی در خط تولید واقعی ساخته می‌شوند، اما هنوز برای تولید انبوه آماده نیستند. در این مرحله:

• طراحی نهایی تراشه روی بستر واقعی خط تولید پیاده‌سازی می‌شود.
• هدف، ارزیابی عملی عملکرد، بازده و مشکلات احتمالی فرآیند تولید است.
• معمولاً توسط مشتریان یا تیم طراحی برای تست نمونه اولیه (Prototype) و اصلاح نهایی مورد استفاده قرار می‌گیرد.

به عبارتی، Risk Production آخرین گام پیش از تولید انبوه (High Volume Manufacturing) است و به‌دلیل پیچیدگی و هزینه بالا، با ریسک همراه است.

افزایش بهره‌وری در گره 14A: از PowerDirect تا RibbonFET 2

گره 14A و نسخه پیشرفته‌تر آن یعنی 14A-E، به‌عنوان جانشین مستقیم فناوری موفق 18A معرفی شده‌اند. اینتل اعلام کرده که گره 14A می‌تواند با ۱۵ تا ۲۰ درصد بهبود در عملکرد به‌ازای هر وات نسبت به نسل قبل، انعطاف‌پذیری بالایی در انتخاب بین افزایش فرکانس یا کاهش مصرف توان فراهم آورد. بسته به نیاز طراحی، این بهبود می‌تواند به کاهش مصرف انرژی تا ۳۵ درصد در سطح عملکرد مشابه منجر شود.

از جمله کلیدی‌ترین عوامل این پیشرفت، استفاده از شبکه تغذیه توان از پشت تراشه با تماس مستقیم تحت عنوان اختصاصی PowerDirect است. این ساختار، جریان برق را با تلفات کمتر و تأخیر پایین‌تر مستقیماً به لایه‌های فعال ترانزیستورها هدایت می‌کند، که تأثیر قابل توجهی در عملکرد تراشه دارد.

در همین رابطه بخوانید:

– نقشه‌ راه جسورانه اینتل؛ از تراشه 14 آنگسترومی تا فناوری سه‌بعدی Foveros Direct

در کنار این نوآوری، بازه ولتاژ آستانه (Vt) در 14A نیز گسترش یافته و به مهندسان امکان می‌دهد منحنی‌های متنوع‌تری از ولتاژ/فرکانس را در طراحی خود لحاظ کنند.

در زمینه چگالی ترانزیستور، اینتل از افزایش ۱.۳ برابری چگالی در مقایسه با 18A خبر داده است. همچنین نسل دوم ترانزیستورهای RibbonFET با عنوان RibbonFET 2 معرفی شده‌اند. این طراحی با چهار نانوورق پشته‌شده و احاطه کامل توسط گیت، سرعت سوئیچینگ را افزایش و ابعاد فیزیکی را بهینه‌سازی می‌کند.

Turbo Cells: راهکار اینتل برای حذف گلوگاه‌های سرعت در تراشه‌ها

فناوری Turbo Cells را باید یکی از کلیدی‌ترین ارکان گره 14A دانست. این فناوری، با هدف بهبود عملکرد در مسیرهای زمانی بحرانی (Timing Critical Paths) طراحی شده است؛ مسیری که در آن، سیگنال‌ها با بیشترین تأخیر در مدار حرکت می‌کنند و در واقع، سرعت کلی تراشه را محدود می‌سازند.

در طراحی تراشه، بیشینه فرکانس کاری اغلب توسط کندترین مسیر بحرانی تعیین می‌شود. استفاده از ترانزیستورهای سریع‌تر برای این مسیرها، گرچه راهکاری مرسوم است، اما باعث افزایش نشتی و کاهش چگالی می‌شود. Turbo Cells دقیقاً با همین چالش مقابله می‌کند؛ افزایش سرعت مسیرهای بحرانی بدون فدای توان یا چگالی.

سه کتابخانه استاندارد برای انعطاف در طراحی

یکی از ابداعات قابل توجه اینتل، توجه ویژه به نحوه طراحی تراشه بر پایه فناوری ساخت 14A است. تیم آبی در این زمینه تصمیم گرفته تا سه کتابخانه استاندارد برای طراحی سلول‌ها ارائه کند. این سه کتابخانه شامل موارد زیر است که به مهندسان و طراحان اجازه می‌دهد بهینه‌ترین حالت ممکن در هر طراحی را به کمک ابزارهای از پیش تنظیم شده اینتل، به دست بیاورند:

• کتابخانه بلند (Tall Library): بهینه‌شده برای فرکانس بالا؛ دارای تراکم پایین و توان مصرفی بالا.
• کتابخانه میانی (Mid-size Library): متمرکز بر توازن بین توان و عملکرد.
• کتابخانه کوتاه (Short Library): طراحی‌شده برای حداکثر تراکم ترانزیستور و کم‌ترین مصرف توان؛ مناسب برای هسته‌های پردازشی CPU و GPU.

و اما نکته جالب آن است که اینجا دقیقاً جایی است که نقش Turbo Cells پررنگ می‌شود؛ چرا که این فناوری امکان ارتقاء عملکرد در کتابخانه‌های کوتاه را از طریق افزایش جریان محرک ترانزیستورها در ساختارهای دوبرابری (Double-height) فراهم می‌کند، بدون آنکه چگالی از بین برود.

انعطاف‌پذیری در پیکربندی: قدرت انتخاب در دست طراح

در کنار موارد فوق، اینتل طیف متنوعی از چینش‌های nmos و pmos در نوارهای Ribbon را نمایش داده که با تغییر عرض، ادغام یا جداسازی نانوورق‌ها، جریان موردنیاز در شرایط مختلف تأمین می‌شود. این انعطاف‌پذیری در ساخت، جعبه‌ابزاری قدرتمند برای دستیابی به تعادل بهینه میان توان، عملکرد و فضا (PPA) در اختیار طراحان قرار می‌دهد.

به‌گفته اینتل، استفاده هوشمندانه از Turbo Cells در کنار سلول‌های کم‌مصرف، امکان ساخت بلوک‌های ترکیبی را فراهم می‌سازد که بسته به نیاز، از بالاترین بهره‌وری انرژی یا حداکثر توان پردازشی برخوردار باشند.

جدول مقایسه گره‌های فناوری ساخت پیشرفته (ینتل 14A در برابر رقبا)

جمع‌بندی: حذف گلوگاه‌ها با راهکاری مهندسی

در معماری پردازنده، مسیر بحرانی همواره گلوگاه عملکرد محسوب می‌شود. Turbo Cells به عنوان رویکردی مهندسی‌شده برای رفع این گلوگاه‌ها، بدون افت راندمان یا افزایش توان مصرفی، چشم‌انداز جدیدی در طراحی تراشه ایجاد کرده است.

تا عرضه رسمی این فناوری در سال ۲۰۲۷ زمان باقی مانده، اما آنچه مسلم است، اینکه اینتل با معرفی گره 14A و Turbo Cells، خود را برای رقابتی پرشتاب در نسل آینده پردازنده‌ها آماده کرده است.