إنتل تكشف عن تقنية ترانزستور جديدة وتستعرض أحدث ابتكاراتها خلال فعالية يوم البنية الهندسية 2020

خلال مؤتمر صحفي أقامته شركة إنتل بمناسبة يوم البنية الهندسية 2020، سلط راجا كودوري كبير مهندسي البنية الهندسية في الشركة بجانب عدد من زملاءه المهندسين، الضوء على التقدم الذي أحرزته إنتل في إطار ركائزها الست للابتكار التقني.

وقد كشفت إنتل النقاب عن تقنية SuperFin 10 نانومتر التي تمثل أضخم تطوير داخلي في المعالجات بتاريخ الشركة، وتوفر معها تحسينات كبيرة في الأداء يضاهي عملية تبديل المعالج بأكمله. 

ورفعت إنتل كذلك النقاب عن تفاصيل البنى الهندسية الدقيقة Willow Cove و Tiger Lake لعملائها في قطاع الأجهزة المحمولة، كما قدّمت لمحة أولى عن البنى الهندسية Xe لمعالجات الرسوميات والتي تتيح خدماتها في أسواق مختلفة تتراوح بين التطبيقات الاستهلاكية وعمليات الحوسبة عالية الأداء وحتى استخدامات الألعاب.

تقول إنتل أنها تعمل على تطوير مجموعة رائدة من المنتجات ضمن محفظتها الواسعة من أجل تقديمها لعملائها بفضل منهجيتها القائمة على التصميم التفصيلي، إلى جانب تقنية التغليف المتقدمة، وعروض معالجات XPU واستراتيجيتها المستندة إلى البرمجيات. 

وإليكم التقنيات التي تحدثت عنها إنتل:

نستعرض في النقاط التالية التقنيات التي توصلت إليها إنتل وتستعد لإطلاقها في السوق، وفقًا لما ذكرته في البيان الصحفي؛ وتشمل تقنية SuperFin 10 نانومتر، التغليف، بنية Willow Cove و Tiger Lake الأساسية، البنية الهندسية الهجينة، بنية Xe الهندسية، والبنى الهندسية لمراكز البيانات.

تقنية SuperFin 10 نانومتر 

• بعد أعوام طويلة من جهود تحسين ترانزستور FinFET، تعمل إنتل على إعادة تطوير هذه التقنية الرائدة لإنجاز أضخم تطوير داخلي في المعالجات بتاريخها، وتوفير تحسن كبير في الأداء يضاهي عملية تبديل المعالج بأكمله. وتدمج تقنية SuperFin 10 نانومتر ترانزستورات FinFET المحسّنة من إنتل مع مكثف بتصميم معدن – عازل – معدن. وتوفر تقنية سوبر فين نمطًا متقدمًا من طبقة مصدر/تصريف، وعمليات بوابة محسنة، ونقطة بوابة إضافية لتعزيز مستويات الأداء من خلال:
  • • تحسين النمو الطبقي للبنى البلورية على مستوى المصدر والتصريف، وبالتالي زيادة الجهد وخفض المقاومة لتمرير مزيد من التيار الكهربائي ضمن قناة المعالج.
    • تحسين عملية البوابة لتعزيز مستويات النقل عبر القنوات، ما يسرع حركة حاملات الشحنة الكهربائية
    • توفير خيار تفعيل بوابة إضافية لتمرير تيار كهربائي أكبر عند تشغيل وظائف محددة تتطلب مستويات قصوى من الأداء
    • استخدام حاجز رقيق لخفض مقاومة التيار بنسبة 30% وتحسين أداء التوصيل البيني
    • تحقيق زيادة في القدرة بمقدار 5 أضعاف في نفس المساحة عند مقارنتها بمعايير القطاع، مما يفضي إلى تقليص مستويات انخفاض الجهد، وبالتالي تحسين أداء المنتج بشكل كبير. وتتاح هذه التقنية بفضل توفير فئة جديدة من المواد العازلة من نوع Hi-K، يتم تكديسها ضمن طبقات رقيقة جداً بسماكة عدة أنغسترومات (1 أنغستروم = 0.1 نانومتر) لتكوين بنية شبكية فائقة الدقة. وتعد هذه التقنية الأولى من نوعها في القطاع وتتفوق كثيراً على القدرات الحالية للمصنعين الآخرين.
• يرتكز الجيل التالي من معالجات الأجهزة المحمولة، والتي تُعرف باسم Tiger Lake، على تقنية SuperFin 10 نانومتر. ويجري العمل على تصنيع هذه المعالجات حالياً، والمتوقع شحنها إلى العملاء مع أنظمة مصنّعي المعدات الأصلية خلال موسم العطلات المقبل.

التغليف

• تم تسجيل معالج اختبار الربط الهجين خلال الربع الثاني من عام 2020. وتعد تقنية الربط الهجين حلًا بديلًا عن الربط بالضغط الحراري المستخدمة في الوقت الحال في معظم تقنيات التغليف، وتتيح نقاط اتصال بالغة الصغر تصل إلى 10 ميكرون أو أقل، ما يوفر كثافة أعلى في الاتصال البيني وعرض النطاق الترددي بمستويات طاقة أقل.

البنى الهندسية لمعالجات Willow Cove و Tiger Lake

• تشكل Willow Cove الجيل القادم من البنى الهندسية المصغرة لمعالجات إنتل. وبالاستناد إلى أحدث التطورات في العمليات، وتقنية SuperFin 10 نانومتر، وأساس البنية الهندسية Sunny Cove، ترتقي بنية Willow Cove بأداء وحدة المعالجة المركزية مع توفير تحسينات كبيرة في الترددات وكفاءة استهلاك الطاقة. كما تتيح بنية تخزين مؤقت ومعاد تصميمها لتوفير سعة أكبر للخلايا متعددة المستويات MLC بحجم 1.25 ميجابايت، إلى جانب تحسين مستويات الأمن بفضل تقنية فرض التحكم في التدفق CET من إنتل.
• ستقدم معالجات Tiger Lake أداءً ذكيًا مع تطور هائل في التوجهات الرئيسية لقطاع الحوسبة. ومن خلال التحسينات التي تشمل وحدة المعالجة المركزية، والمسرعات القائمة على الذكاء الاصطناعي، وكونها أول بنية هندسية تعتمد تقنية النظام على الشريحة مع البنية الهندسية المصغرة Xe-LP لمعالجات الرسوميات؛ ستوفر بنية Tiger Lake زيادة كبيرة في أداء وحدة المعالجة المركزية، ونقلة نوعية في أداء الرسوميات مع مجموعة متكاملة من أفضل بروتوكولات الإنترنت عبر تقنية النظام على شريحة مثل معايير الاتصال السريع المدمجة Thunderbolt 4. وتوفر البنية الهندسية Tiger Lake القائمة على تقنية النظام على الشريحة المزايا التالية:
• • نواة وحدة المعالجة المركزية للبنية الهندسية الجديدة Willow Cove – مع رفع مستويات التردد بشكل كبير استناداً إلى تقنية SuperFin 10 نانومتر. 
  • بنية Xe الجديدة لمعالج الرسوميات مع ما يصل إلى 96 وحدة تنفيذ وتحسينات كبيرة في الأداء لكل واط.
  • إدارة الطاقة – دمج تقنية ضبط تردد الجهد الديناميكي DVFS المستقل ضمن بنية متماسكة، وزيادة كفاءة منظم الجهد المدمج بالكامل FIVR. 
  • البنية والذاكرة – زيادة بمقدار الضعف في عرض النطاق الترددي للبنية المتماسكة، ونطاق عرض ترددي للذاكرة يبلغ ~86 جيجابايت/ ثانية، وتتوافق مع ذواكر LP4x-4267، وDDR4-3200؛ بقدرة بنية هندسية تبلغ LP5-5400.
  • مسرع شبكة غاوسي GNA 2.0 خاص ببروتوكولات الإنترنت لخفض استهلاك الطاقة لعمليات الحوسبة العصبية من وحدة المعالجة المركزية. استخدام أقل بنسبة 20% لمسرع شبكة غاوسي مقابل وحدة المعالجة المركزية (تشغيل ميزة خفض الضوضاء المرتبطة بأعباء العمل). 
  • معلومات العمليات IO – منافذ TB4/USB4 مدمجة، دمج الجيل الرابع من منفذ الملحقات الإضافية السريع PCIe على وحدة المعالجة المركزية لخفض التأخير الزمني، وصول جهاز نطاق العرض الترددي العالي إلى الذاكرة. 
  • العرض – نطاق ترددي متزامن للذاكرة حتى 64 جيجابايت/ثانية لتشغيل عدة شاشات عرض عالية الدقة. مسار مخصص في البنية نحو الذاكرة للحفاظ على جودة الخدمة. 
  • تحديث منصة إنتل (IPU6) – حتى 6 مستشعرات مع منفذ فيديو بدقة 4K30، صور بدقة 27 ميجابكسل، وقدرة هندسية للصور تصل إلى 4K90 و42 ميجابكسل.

البنية الهندسية الهجينة

• تعمل إنتل على تطوير بناها الهندسية الهجينة من خلال معالج Alder Lake، الجيل الثاني من منتجات الشركة المخصصة للعملاء. وستدمج هذه المعالجات بنيتين هندسيتين مرتقبتين هما Golden Cove وGracemont لتوفير مستويات عالية من الأداء/استهلاك الطاقة.

البنية الهندسية Xe لمعالج الرسوميات

• قدّمت إنتل وصفًا مفصلًا للبنية الهندسية المصغرة Xe-LP (منخفضة الطاقة) وبرمجياتها المصممة بشكل خاص لتعزيز مستويات كفاءة منصات الأجهزة المحمولة. وتشكل Xe-LP البنى الهندسية الأكثر كفاءة من إنتل لمنصات الحواسب المكتبية والمحمولة، حيث توفر ما يصل إلى 96 وحدة تنفيذ، وتأتي مع تصاميم هندسية جديدة تشمل مهام الحوسبة غير المتزامنة، وتوضيح العرض، وخاصية نقل البيانات sampler feedback، ومحرك الوسائط المحدّث مع برنامج AV1 ومحرك العرض المحدّث. وسيوفر ذلك للمستخدمين النهائيين مجموعة واسعة من المزايا التي تشمل الضبط الفوري للألعاب، والتقاط وبث وتعزيز دقة التصوير. أما بالنسبة لتطوير البرمجيات، ستوفر بنية Xe-LP تحسينات كثيرة من خلال المسار الجديد لبرنامج DX11 وأداة التجميع المحسنة.
• تم تشغيل أول شريحة Xe-HP وتجربتها في المختبرات بنجاح. وتشكل Xe-HP أول بنية هندسية متعددة الألواح وقابلة للتطوير وعالية الأداء، وتوفر قدرات تضاهي مراكز البيانات، وأداءً منقطع النظير في الوسائط، وقابلية لتطوير معالج الرسوميات وتحسين مستويات الذكاء الاصطناعي. وهي تغطي نطاقًا ديناميكيًا للحوسبة يتراوح بين لوح واحد إلى لوحين و4 ألواح، وتعمل مثل معالج رسوميات متعدد النوى. وخلال فعاليات يوم البنية الهندسية، قدمت إنتل عرضاً لأداء البنى الهندسية Xe-HP تضمن 10 عمليات بث لمقاطع فيديو بدقة 4K وبمعدل 60 إطار بالثانية على لوح واحد. وأظهر عرض آخر قابلية الحوسبة لبنية Xe-HP على ألواح متعددة. وتقوم إنتل حالياً بتقديم عينات عن البنى الهندسية Xe-HP إلى عملائها الرئيسين، وتخطط لتمكين استخدامهامن قبل المطورين في DevCloud. وسيتم طرح معالج Xe-HP في العام القادم.
• قدّمت إنتل بنية هندسية مصغرة وجديدة مستوحاة من بنية Xe وتحمل اسم Xe-HPG، وهي مصممة لتوفير تجارب لعب محسنة، حيث تجمع بين الأداء العالي والكفاءة باستهلاك الطاقة، وتستوحي تصميمها من بنية Xe-LP مع الاستفادة من معايير بنية Xe-HP لتوفير تكوين أكبر وتحسين ترددات الحوسبة استناداً إلى بنية Xe-HPC. وتمت إضافة نظام ذاكرة فرعي جديد يستند إلى ذاكرة GDDR6 لتحسين مستويات الأداء والسعر، وستقوم بنية Xe-HPG بدعم تسريع تتبع الأشعة. ومن المتوقع البدء بشحن البنى الهندسية Xe-HPG في عام 2021.
• تعد وحدة معالجة رسوميات الخادم SG1 من إنتل أول معالج رسوميات منفصل للشركة يستند إلى البنية الهندسية Xe ومخصص لمراكز البيانات. ويستند معالج SG1 في أدائه إلى أربعة معالجات DG1 كعامل شكل صغير يُستخدم في مراكز البيانات، حيث تم تصميمه لخفض التأخير الزمني وتوفير كثافة عالية لسحابة الألعاب الخاصة بنظام أندرويد وبث مقاطع الفيديو. وسيتم شحن معالجات SG1 خلال وقت لاحق من هذا العام، وسيدخل مرحلة الإنتاج خلال وقت قريب.
• دخلت معالجات الرسوميات القائمة على البنية الهندسية Xe من إنتل – وتحمل اسم معالج DG1 – مرحلة الإنتاج، وسيبدأ شحنها خلال العام 2020. وتتوافر معالجات DG1 حالياً ضمن أجهزة DevCloud من إنتل، وتتاح للمستخدمين الذين يتمتعون بميزة الوصول المبكر. ويعد معالج DG1، الذي تم كشف النقاب عنه خلال فعاليات معرض الإلكترونيات الاستهلاكية، أول معالج رسوميات منفصل من إنتل مصمم خصيصاً للحواسب المكتبية ويستند إلى البنية الهندسية المصغّرة Xe-LP.
• تم تزويد مركز التحكم بالرسوميات من إنتل بمجموعة من المزايا الجديدة التي تشمل الضبط الفوري للألعاب وزيادة حدة عرض الألعاب.
  1. تعد ميزة الضبط الفوري للألعاب عبارة عن برنامج مخصص للألعاب، وتتيح تزويد المستخدمين النهائيين ببرامج الإصلاح والتحسينات بسرعة غير مسبوقة دون الحاجة إلى تحميل وتنصيب برنامج كامل؛ ويتطلب من المستخدم تسجيل اشتراك واحد فقط لكل لعبة.
  2. تستخدم ميزة عرض الألعاب خاصية الحدة التكيفية الحسية، وهي عبارة عن خوازمية لتكييف حدة العرض القائمة على حوسبة الظلال والتي تعزز وضوح الصورة في الألعاب. وتعد هذه الميزة مفيدة بشكل خاص للاستخدام في الألعاب التي تعتمد مقياس دقة العرض لتحقيق التوازن بين الأداء وجودة الصورة، وهي متاحة كميزة يمكن الاشتراك بها عبر مركز التحكم بالرسوميات من إنتل. 

البنى الهندسية لمراكز البيانات

• يعد Ice Lake أول معالج Xeon Scalable 10 نانومتر من إنتل، ومن المقرر طرحه بنهاية العام 2020، وسيوفر مستويات رفيعة من الأداء على صعيدي الإنتاجية ومواكبة أعباء العمل. وسيتيح المعالج الجديد مجموعة من التقنيات المتقدمة التي تشمل التشفير الكلي للذاكرة، والجيل الرابع من منفذ الملحقات الإضافية السريع (PCIe)، وثمانية قنوات للذاكرة، إلى جانب مجموعة من التحسينات التي تسرع عمليات التشفير. كما سيتم تقديم مجموعة من الإصدارات الخاصة بالتخزين الشبكي وإنترنت الأشياء ضمن إطار سلسلة منتجات Ice Lake.
• تشكل Sapphire Rapids الجيل التالي من معالجات Xeon Scalable من إنتل وتستند إلى تقنية SuperFin المحسنة، وستوفر مجموعة واسعة من التقنيات الرائدة في القطاع بما في ذلك ذواكر DDR5، والجيل الخامس من منفذ الملحقات الإضافية السريع (PCIe)، وقدرات الربط الحسابية Compute Express Link 1.1. وسيتولى معالج Sapphire Rapids مهمة وحدة المعالجة المركزية لنظام حاسوب Aurora Exascale الفائق في مختبر أرجون الوطني. وسيواصل المعالج استراتيجية إنتل الخاصة بحلول التسريع المدمجة والقائمة على الذكاء الاصطناعي من خلال نظام تسريع جديد يسمى Advanced Matrix Extensions. ومن المتوقع البدء بإنتاج الشحنات الأولية من معالجات Sapphire Rapids خلال النصف الثاني من عام 2021.
• تواصل إنتل الابتكار لتطوير تقنيات مصفوفة البوابات المنطقية القابلة للبرمجة (FPGA) والجيل الثالث من أجهزة الإرسال والاستقبال الرائدة، وتبرهن على ذلك من خلال امتلاكها لأول جهاز إرسال واستقبال من الجيل التالي على مستوى العالم من طراز 224G-PAM4 TX.

البرمجيات

• تعتزم إنتل إطلاق واجهة oneAPI Gold خلال وقت لاحق من هذا العام لتزويد مطوري البرمجيات بأرقى مستويات الجودة والكفاءة في الإنتاج باستخدام البنى الهندسية اللاموجهة، والموجهة، والمصفوفة، والمكانية. وكانت الشركة قد أطلقت الإصدار الثامن من واجهة oneAPI Beta خلال شهر يوليو الماضي، والذي يوفر مجموعة جديدة من المزايا والتحسينات في مجالات تحليلات البيانات الموزعة، وتعزيز الأداء، والتنميط، ومكتبة الفيديوهات والسجلات. ويتوفر معالج الرسوميات المنفصل DG1 للمطورين الذين يتمتعون بميزة الوصول المبكر عبر جهاز DevCloud من إنتل، والذي يتيح لهم إمكانية الوصول إلى المكتبات ومجموعة أدوات التطوير لتمكينهم من البدء بعمليات البرمجمة باستخدام واجهة oneAPI قبل امتلاكهم للأجهزة اللازمة.
• تسلط هذه الأخبار والإفصاحات الضوء على التقدم الذي أحرزته إنتل نحو تحقيق استراتيجتها للابتكار التقني القائمة على 6 ركائز. وتستفيد الشركة من حضورها المميز لتقديم مزيج من البنى الهندسية اللاموجهة، والموجهة، والمصفوفة، والمكانية والتي يتم استخدامها في وحدات المعالجة المركزية، ومعالجات الرسوميات، والمسرعات، مصفوفة البوابات المنطقية القابلة للبرمجة – ويتم توحيدها من خلال نموذ برمجة مفتوح يمثل معياراً قياسياً في القطاع ويتمثل في واجهة oneAPI لتبسيط عملية تطوير التطبيقات.