Demontering av Panther Lake avslöjar Intel 18A i detalj — TSMC leder fortfarande när det gäller densitet

SemiAnalysis har granskat Intels Core Ultra 7 365 (Panther Lake)-processor ingående och erbjuder en första oberoende inblick i vad som finns inuti chipen och i Intels hittills mest avancerade chipteknik. Analysen fokuserar på Intels 18A-process, inklusive den nya transistorkonstruktionen och strömförsörjningssystemet på baksidan – två tekniker som företaget ser som centrala för sin återkomst inom tillverkningen.

Den viktigaste slutsatsen är att Intel framgångsrikt har integrerat båda teknologierna i en chip avsedd för konsumentmarknaden. Men analysen tyder också på att 18A i stort sett ligger i nivå med TSMC:s N3E vad gäller logisk densitet. Namnen ”18A” och ”N3E” bör dock inte tolkas som bokstavliga fysiska dimensioner på 1,8 respektive 3 nm: de är nodbeteckningar snarare än direkt jämförbara mått.

Panther Lake är Intels första konsumentprocessor som använder RibbonFET-transistorer, företagets version av gate-all-around-tekniken (GAA). Istället för att leda ström genom de smala vertikala ”fenorna” som används i äldre FinFET-konstruktioner använder RibbonFET fyra staplade horisontella kiselplattor. Transistorns grind omger varje skiva, vilket ger Intel bättre kontroll över den elektriska strömmen som flödar genom transistorn och bidrar till att minska läckaget.

Den andra stora förändringen är PowerVia, Intels implementering av ett strömförsörjningssystem på baksidan. I en konventionell processor går ström- och datasignaler genom metallskikten ovanför transistorerna. PowerVia flyttar en stor del av strömnätverket till den andra sidan av chipet, under transistorskiktet. Det frigör ledningar på framsidan för signaler och möjliggör kortare, bredare strömvägar, vilket potentiellt minskar det elektriska motståndet och förbättrar spänningsstabiliteten för chipets mest krävande block.

En av de mest intressanta upptäckterna från demonteringen gäller transistortätheten, vilket ger oss en mer nyanserad bild av 18A:s konkurrensposition. SemiAnalysis mätte Panther Lakes 18A-beräkningslogik och fann att den har ungefär samma täthet som GPU-logiken som tillverkas med TSMC:s N3E-process. Detta är ett betydelsefullt resultat för Intel, som under de senaste åren har halkat efter de största kontraktstillverkarna av chip när det gäller avancerade tillverkningsprocesser. SemiAnalysis konstaterar dock att 18A inte överträffar TSMC:s nyare N3P- och N2-noder, eller Samsungs SF2, vad gäller toppdensitet.

Detta är viktigt eftersom transistortätheten fortfarande är en av de tydligaste indikatorerna på en tillverkningsnods potentiella kostnads- och skalningsfördelar. Intels strategi kan fortfarande ge fördelar när det gäller strömförsörjning, flexibilitet i kopplingsmönstret och prestanda, men det innebär inte automatiskt att man uppnår den minsta möjliga logikytan.

Analysen visar också hur Intel använder chiplets och avancerad förpackningsteknik för att kombinera olika processtekniker i en och samma produkt. Processorn kombinerar separata beräknings-, GPU- och I/O-moduler på en passiv kiselbas med hjälp av Foveros-S-förpackning. Beräkningsmodulen är tillverkad på Intel 18A, medan GPU:n finns i två versioner: en fyrkärnig Xe3-modul tillverkad på Intel 3 och en större 12-kärnig version tillverkad av TSMC med N3E. I/O-modulerna tillverkas också av TSMC med hjälp av deras äldre N6-process.

SemiAnalysis upptäckte även märkbara förändringar inuti beräkningsmodulen. Analysen visar att Panther Lakes CPU-arkitektur är en vidareutveckling snarare än en helt ny konstruktion. Dess Cougar Cove-prestandakärna har ungefär samma yta som Lion Cove-kärnan som användes i föregående generationens Lunar Lake, även om L2-cachekapaciteten ökar från 2,5 MB till 3 MB per kärna. SemiAnalysis uppskattar att Cougar Cove rymmer 20 % mer L2-cache i en kärnyta av liknande storlek. Samtidigt är det fyrkärniga Darkmont LP E-kärnklustret cirka 5 % mindre än sin föregångare.

Analysen pekar också på en effektivitetsinriktad omdesign av Intels AI-accelerator. Panther Lakes NPU 5 sägs ta upp 36,9 % mindre yta än NPU 4 i Lunar Lake samtidigt som det totala antalet INT8 MAC-enheter är oförändrat. Intel har konsoliderat bearbetningen till färre, större neurala beräkningsmotorer och minskat antalet scratchpad-minnen och SHAVE-DSP:er från 12 till sex. NPU 5 lägger också till inbyggt stöd för FP8, ett dataformat med lägre precision som används allt oftare för AI-inferens.

GPU:n erbjuder en annan intressant jämförelse. En Xe3-kärna i den Intel 3-baserade GT1-modulen är cirka 55 % större än en i den 12-kärniga N3E-baserade GT2-modulen. Enkelt uttryckt kan Intels egen tillverkningsprocess producera GPU:n, men TSMC:s N3E gör det möjligt för Intel att få plats med betydligt mer grafikhårdvara på samma kiselarea.

SemiAnalysis-rapporten framställer inte Panther Lake som ett bevis på att Intel redan har återtagit ett avgörande försprång inom tillverkningsprocessen. I stället visar den ett företag som har uppnått något tekniskt viktigt: det har införlivat nya transistorer och strömförsörjningsmetoder i ett kommersiellt PC-chip. Men 18A har ännu inte bevisat att den kan ge Intel en bestående fördel framför TSMC när det gäller prestanda, effektivitet och tillverkningskostnad.