Công nghệ 10nm+ SuperFin của Intel Gen 11th có gì đặc biệt?

Chúng ta đã quá quen thuộc với tiến trình 14nm, 14nm+, 14nm++ thậm chí là 14nm+++. Rất nhiều người đã dần mất kiên nhẫn với Intel khi đối thủ AMD có cú "strike back" trở lại với tiến trình 7nm nhờ sự hậu thuẫn của TSMC. Bản thân Intel ở vị thế số một không thể ngồi yên và nhanh chóng hoàn thiện tiến trình 10nm trên thế hệ Ice Lake đồng thời nâng cấp nhanh chóng chỉ sau một năm lên 10nm SuperFin với chip Tiger Lake.

Trước khi tìm hiểu kỹ về sức mạnh của CPU 10nm SuperFin chúng ta cũng tìm hiểu về cách Intel xây dựng các con chip của mình?

Intel đã phát triển những bộ xử lý dựa trên mô hình tick-tock cực kỳ nổi tiếng. Cứ sau một năm, Intel sẽ giới thiệu vi kiến trúc mới (được gọi là tock) và năm sau đó họ sẽ thu nhỏ nó xuống (tick). Đây cũng là giai đoạn mà các tiến trình liên tục được giảm một cách nhanh chóng cho đến thế hệ SkyLake.

Năm 2015, cùng với sự ra đời của SkyLake, giai đoạn "tock" đã kết thúc. Sau đó, Kaby Lake đã được tối ưu tốt hơn so với thế hệ chip trước nhằm khoả lấp khoảng trống khi Intel không đưa ra được giai đoạn "tick" tiếp theo (thu nhỏ từ 14nm xuống 10nm). Kaby Lake được coi là cải tiến 14nm+ cho SkyLake, từ đấy trở đi các số + càng dài thêm cho đến Comet Lake.

Sau khi bỏ tick-tock huyền thoại, Intel đặt giai đoạn sản xuất chip là PAO (Process-Architecture-Optimization). Đầu tiên là sự thu hẹp tiến trình, sau đó là kiến trúc mới được giới thiệu giống như tick-tock. Nhưng sẽ có một giai đoạn tối ưu hoá, kiến trúc được cải thiện tốt hơn thay vì nhảy vọt về công nghệ nano. PAO không nhất thiết phải kết thúc trong ba năm mà có thể kéo dài cho đến khi tận dụng hết sức mạnh của tiến trình.

Mỗi CPU mới nằm trong giai đoạn PAO đều được tân trang lại hoàn toàn với một vi kiến trúc mới, cải tiến hơn so với phiên bản trước đó. Sau mỗi lần nâng cấp, vi xử lý sẽ có thêm khả năng mới, cải thiện về IPC (số chỉ thị mỗi nhịp) dẫn đến tăng hiệu năng. Điều này có thể khiến nhiều bạn không hài lòng khi biết chính chiếc Comet Lake vẫn sử dụng cùng tiến trình với Broadwell cũ kỹ.

Dẫu sao, kể cả những mẫu laptop sử dụng Comet Lake vẫn mạnh hơn rất nhiều so với những người đàn anh. Vi xử lý mới có nhiều nhân hơn, xung nhịp cao hơn và phần nào đó cải thiện được hiệu suất làm việc và mát hơn. Điều này cho thấy Intel đang đi đúng hướng. Ngay khi Ice Lake xuất hiện với 10nm, không chỉ riêng về tiến trình mới mà còn mở ra một thế hệ chip hoàn hảo sau này. Ví dụ lớn nhất chính là Tiger Lake.

Cuối cùng, qua điều trên mình khẳng định 14nm, 10nm, 7nm cũng là cách mà các hãng dùng để chỉ ra sự cải thiện cho công nghệ đang sở hữu, nó vẫn đúng, chỉ là nó không quá chính xác nếu đem ra so sánh trực diện về mặt tiến trình giữa hai con chip khác nhau.

Công nghệ 10nm SuperFin của Intel Gen 11th có gì đặc biệt?

Quá trình PAO mang đến cho Intel quá nhiều kinh nghiệm trong việc tối ưu vi xử lý trên tiến trình mới. Mỗi một tiến trình sẽ có nhiều lần tối ưu cho đến khi đạt đến cực đại, cần phải thay giảm nhỏ để tăng mật độ các bóng bán dẫn trên một con CPU cũng như giảm khoảng cách giữa cực Source và Drain nhằm tối ưu lượng điện tiêu thụ, tăng hiệu năng nhờ tốc độ chuyển trạng thái (từ on sang off) nhanh. Đây cũng là cách giải thích tại sao tiến trình càng nhỏ thì hiệu năng, nhiệt toả ra càng tối ưu. (Phần này mình sẽ hẹn các bạn trong một phần nói riêng, chỉ cần bạn hiểu là tiến trình càng nhỏ thì càng ngon, vậy là đủ!)

Thế nhưng, tiến trình càng nhỏ, ngành công nghiệp chip phải đối mặt với một vấn đề là kiểm soát trạng thái On và Off một cách hiệu quả hơn với mức độ rò rỉ điện ít nhất có thể. Điều này dẫn dến sự ra đời của công nghệ FinFET, bóng bán dẫn có tên gọi 3D FinFET thay thế cho Planar trước đó. Để áp dụng công nghệ này, các nhà sản xuất bao gồm cả Intel phải dựng cực Source và cực Drain lên với hình dạng giống một cái vây và cực Gate sẽ được bọc xung quanh để giảm tối đa lượng điện rò rỉ ra ngoài. Điều này dẫn đến các con chip có hiệu năng tốt hơn (nhờ tối ưu dòng điện) và điện năng tiêu thụ giảm (kiểm soát được lượng điện rò rỉ). Đây cũng chính là tiền đề để giải thích sự đặc biệt của công nghệ 10nm SuperFin!

Nếu truyền thống của PAO, chip Intel Gen 11th Tiger Lake sẽ được tiếp thị bằng cái tên 10nm+ nhưng hậu tố SuperFin đã được sử dụng để mô tả cho sự đột phá của nhà sản xuất này. Cái tên nghe "xịn" hơn nhiều so với những dấu "+" dài trong vô tận của thế hệ 14nm.

Công nghệ mà Intel sử dụng trên dòng chip Tiger Lake là FinFET thế hệ thứ 4 (cái này mình không chắc có phải là 4 không nhưng một số tài liệu nói vậy). Đây được coi là cải tiến Intranode (trong giai đoạn PAO) lớn nhất trong lịch sử của Intel. Những thay đổi bao gồm:

- Cải thiện cấu trúc tinh thể và bề mặt của cực Source và Drain nhằm giảm điện trở, tăng khả năng truyền tải điện.

- Cực Gate được sản xuất lại nhằm mang các hạt điện di chuyển nhanh hơn, tăng khả năng chuyển trạng thái On-Off, từ đó hiệu năng của bóng bán dẫn được cải thiện.

- Độ dài cực Gate tăng lên giúp tăng cường dòng điện, kiểm soát các cực tốt để mang lại xung nhịp cao hơn. Tất nhiên, việc tăng cường kích thước là tối kỵ trong đa số các trường hợp vì chúng ta đang trong xu hướng thu nhỏ dây chuyền sản xuất. Intel khá khéo léo khi làm bóng bán dẫn to hơn một chút có thể giảm được số bán dẫn đệm trong mỗi cell, điều này giảm kích thước cell. Đây cũng là điều Intel đã từng làm trên một số đời 14nm. (giờ các bạn hiểu "+++" có ý nghĩa gì chưa nhỉ?)

Cũng trong Tiger Lake, Intel giới thiệu giải pháp tụ điện Super MIM - Metal Insulator Metal với điện dung cao hơn gấp 5 lần so với các giải pháp thông thường. Tất cả gộp lại giúp 10nm SuperFin tăng hiệu suất mỗi bóng bán dẫn lên 17-18% so với 10nm thông thường. Điều này giải thích biểu đồ V/F của lõi Willow Cove trên Tiger Lake cao hơn so với Sunny Cove trên Ice Lake. 

Biểu đồ V/F đại diện cho mức hoạt động của các lõi trong cùng một điện áp hoặc cùng một hiệu suất. Hiệu suất của Willow Cove bằng với Sunny Cove với mức điện áp thấp hơn hoặc cùng mức điện áp nhưng hiệu suất của Willow Cove sẽ cao hơn. Ví dụ đơn giản, giới hạn tần số cao nhất của Sunny Cove 4.0GHz thì Willow Cove có thể là 5.0GHz (ví dụ đơn giản để bạn dễ hiểu, không có tính tham khảo vì Intel không công bố điều này).

Tựu chung lại, Intel Tiger Lake 10nm SuperFin khác biệt về mặt công nghệ sản xuất bán dẫn, bổ sung các chi tiết quan trọng giúp tăng hiệu năng, giảm lượng điện tiêu thụ trong cùng một điều kiện. Điều này có lợi cho các mẫu laptop/ultrabook siêu mỏng nhẹ, đảm bảo được hiệu năng nhưng mát mẻ, tăng độ bền bỉ và rút gọn khoảng cách với các mẫu gaming laptop "đồ sộ".

Hiện tại, những dấu ấn ban đầu của Intel Gen 11th trên mẫu ASUS Vivobook 14 S433 thật sự ấn tượng. Đây cũng là mẫu laptop đầu tiên sử dụng nền tảng Intel thế hệ mới tại Việt Nam. Hiện tại ThinkView đang có minigame "Share Your Lap" nhân sự kiện "Asus dẫn đầu Intel Gen 11th, công cố loạt ultrabook 2020 mới có khả năng chiến được nhiều game khủng".

Link mini-game "Share Your Lap": https://www.facebook.com/photo?fbid=3177036069062337&set=gm.2685955324954989

Link livestream "Asus dẫn đầu Intel Gen 11th": https://www.facebook.com/thinkview.vn/videos/842151902988999/