Intel公开了自己首个7nm工艺——Intel 4

Intel在近日的2022年IEEE VLSI会议上公开了自己首个7nm工艺，Intel 4的一些细节。 虽然还没有办法具体的判断对应产品的表现，但是已经多少可以从中看到一些端倪了，我们一起看看吧。

Intel 4 坎坷的来世今生

前世

因为10nm的难产，Intel的工艺发展出现一些插曲，但总体来说。Intel工艺的发展是呈现一种类似Tick-Tock的规律的，以两代工艺为一组Tick-Tock，一代主要引入新的关键技术，解决技术难题，而一代专心打磨和微缩。从2000年的90nm为开始：

第一世代工艺 90nm-65nm： 90nm时引入了耗尽硅，65nm打磨+微缩。
第二世代工艺 45nm-32nm： 45nm时引入了HKMG，32nm打磨+微缩。
第三世代工艺 22nm-14nm： 22nm时引入了FinFET，14nm打磨+微缩。
第四世代工艺 10nm-7nm：10nm引入COAG+SDB+Co+SAQP，7nm打磨+微缩（7nm已被放弃）。

所以，如果按照Intel当初的愿景继续走，那么Intel的10nm和7nm将会共同组成一代工艺。其中Intel 在10nm时会引入这个世代工艺的新技术：COAG、SDB等DTCO（通过设计提升密度的优化方式）技术，Co材料，以及SAQP四重曝光等技术，打通Intel 在100-200MTr/mm2密度上的难题，然后7nm上则进行进一步优化。无疑，Intel给计划2016-2017附近投产的10nm规划是非常激进的，其Co互联和SAQP都是当今别家碰都不敢碰的东西，SOAG和SDB也是落后很久才有的东西。

但是，理想多美好现实就有多残酷，Intel 在10nm上的翻车也是异常惨烈的，一度让很多小白觉得Intel要立马完蛋卖工厂了。Intel 10nm究竟为什么翻车，作为民科的我没法给一个一定对的答案。但是从Intel 4的技术来看，可以说SAQP和Co应该是脱不了干系的，因为它们都无了~ 如果大家对Intel 10nm翻车的原因感兴趣，那可以关注下，我们未来再聊聊（之前也聊过，但是现在有一些新的东西）。

重生

Intel在经历了几年的挣扎后，终于重新发布了一个叫做Intel 10nm SuperFin的东西，对比前代10nm有了非常明显的性能进步，也终于让Intel的10nm可用了。10nm SuperFin和之前10nm的表现，可以说是一个地下一个天上，横看竖看除了都是10nm外，其它哪里都不像是一家人，这个提升根本不是靠正常打磨能实现的。在我看来，即便没有完全重来，10nm Super Fin也重做一大半了。

可能10nm SuperFin推到重来了多少还有待争议，但是Intel之前的7nm应该是真的被大幅重新设计了。原本计划下，Intel的7nm应该继续延续10nm的Co互联和SAQP光刻的，而如今的7nm Intel 4，则是EUV光刻，并且抛弃了Co互联。与此同时，Intel在工艺上的Tick-Tock规律也不存在了，从改名后的Intel 7开始，Intel虽然依旧有大的工艺节点区分（例如Intel 4和3 属于7nm，20A和18A属于5nm），但是每一代工艺都是小步快走，引入一部分新技术，降低一次性引入未来几代工艺所带来的风险。

Intel 4 怎么样？

密度篇

根据Intel的资料和Intel Roadmap的规划，Intel 4的主要特性是增加高性能场景下的密度、并且降低功耗。

Intel 4这回最大的亮点是其高性能库，相对于Alder Lake的Intel 7，提升了2倍的密度。这是一个非常有趣的提升，如果不仔细看，会被Intel蒙骗（有好的地方也有坏的地方）。

首先，Intel 4的HP库的确是提升了2倍的密度，但是这不代表这Intel 4的密度真的就比Intel 7提升了2倍。Intel对比Intel 7密度的时候，实际上用的是Intel 7的UHP库，这个是等效12Fin 高度的10.2T库。 Intel 4则没有UHP库，Intel 4 HP库的8T等效，更适合和Intel 7的8.5T HP库去做比较。 所以，因为Intel 的这个比较手段，导致了Intel 4看起来有2倍的提升。

但实际上，当厂商标称密度的时候，得使用HD库来标注。Intel 7的HD库是272nm高的6.8T库，而Intel 4的则是180nm高的6T库，加上CPP的0.93X-0.83X微缩，Intel 4的理论密度提升应该是在1.62-1.81X之间，实际上基本等同台积电的N4密度，不够2倍提升。但是， Intel的东西大规模采用的库并不是HD库，HD库只是拿来打嘴炮的，对于Intel移动端处理器来说，HP库的改变才是最为重要的。

所以，Intel 4的HD理论密度提升肯定是不足2倍的，但是在HP库场景，就差不多是2倍~ 作为对比，台积电的N5/4在HD密度上虽然和Intel 4差不多，但是从HP库来看，Intel的Gen2Gen提升远大于台积电的N7到N5(4)的1.38倍。 另外，如果你们再仔细看看Intel 3改进之一是“更密的高性能库”，那么你再看看N3相对于N7的2.15倍HP密度，你应该知道Intel 3为什么要写成和N3一样的“3nm”了吧？ Intel 3只有Xeon会用，并且依旧保持HP库，那么只要略微提升那么一点点密度，的的确确就和台积电N3的HP库差不多的。

总而言之，Intel自从改变名称后，其Intel 7 4 3 在Intel的用法（HP)下都真的是和台积电的N7 N4 N3差不都可以等同的。

性能功耗篇

在业界范围内，Intel 4的性能肯定是有提升的，但在Intel的世界里，Intel 4的性能提升意义仅限于笔记本，Intel 4应该还是不能打Intel 7 Gen 2，也就是Raptor Lake的10ESF，是有希望冲击6G的东西。

好了，我们单纯来看Intel 4（6VT）在正常场景下的性能吧。

在0.65V的超低压下，Intel 4对比Intel 7大约同功耗提升了21.5%的速度，或者同性能降低了40%的功耗。 翻译成人话就是，速度直接提升1.215倍，或者能耗比提升1.67倍。 根据Intel的材料，这个大概是在2.0G-2.5G频率下的表现。

而到了0.85V的话，则是刚好到了3.0G的频率，这时候我看了一眼，功耗下降收窄到30-40%附近，速度提升则是在11-12%附近。

而到了Intel 7的1.1V的话，对应到Intel 4 6VT则是，功耗下降40-45%，或者速度提升6%且功耗下降30%。对应到Intel 4 8VT则是，功耗下降50-60%（能耗比翻倍），或者速度提升12%且功耗下降13%。

可以很明显看出来，Intel 4这回在0.65V-1.0V之间，普遍维持相对于Intel 7 下降40%的功耗，特别是当超过3.0G后的这段区间内，同频率功耗下降非常夸张。

如果换算成人话的话就是，像Intel U15 U28这种多核普遍跑在不足3.0G上下的处理器，Gen2Gen同性能能耗比可以做到1/0.6=1.67倍附近，同功耗能耗比则1.15倍附近。Intel 4很明显的朝着中低功耗打磨了~Meteor Lake的能耗比可能会很好看。

至于上桌面的话，这个数据就不管用了，Raptor Lake的Intel 7 Gen 2大概率没有6.0G也有5.8G，Intel 4做不到那个水平,笔记本能有4.7G都烧高香了....

小结

说了这么多振奋人心的话，如果你对比台积电N4的话，又会发现是另一番景象，并且很难去判断。我把这个坑留到下一篇更新里吧，结合具体的产品分析对比一下吧。

那么，单独从Intel 4的角度来看，其在2.0G-3.0G这段频率的能耗比提升非常夸张，特别是3.0G+有2倍的能耗比。 在不太需要高频的Meteor Lake和Xeon Granite Rapids上，这个特性非常香，纸面数据上非常合格。 特别是进一步优化的Intel 3 + Granite Rapids，如果Intel数据不假，这东西真的很轻松的核心翻倍（工艺上，密度大于2，能耗比也大于2）。