Intel 14A & “Turbo Cells”: cải thiện hiệu suất-tần số CPU/GPU với bước tiến công nghệ mới

Intel đã chia sẻ các thông số mới về node sản xuất 14A (1.4nm-class), thiết lập để bước lên sau node 18A. Theo công bố, 14A sẽ cải thiện khoảng 15-20% hiệu suất-trên-watt so với 18A; hoặc nếu giữ hiệu suất như cũ thì có thể giảm điện năng tiêu thụ từ 25-35%. Điều này phụ thuộc vào cách mà hãng thiết kế chip và tối ưu hóa bản thân thiết bị. 

Một trong những yếu tố đóng góp lớn cho cải tiến là việc Intel áp dụng mạng cấp điện phía sau (backside power delivery) gọi là PowerDirect, giúp cải thiện khả năng cung cấp điện tới transistor mà giảm thiểu tổn thất năng lượng.  Ngoài ra có sự đổi mới ở transistor: RibbonFET 2 — dùng transistor “ribbon / nanosheet” được thiết kế chồng và bao quanh hoàn toàn bởi cổng (gate) nhằm tăng mật độ transistor và cải thiện tốc độ chuyển mạch. 

Node 14A còn có mật độ transistor cao hơn khoảng 1.3× so với 18A. 

Một tính năng nổi bật khác là Turbo Cells, thiết kế dành riêng để giúp CPU và GPU đạt tần số cao hơn trên những phần “critical paths” (các đường dẫn tín hiệu chậm nhất, ảnh hưởng đến mức tần số tối đa có thể chạy ổn định). 

Turbo Cells sẽ cho phép kiến trúc sư chip đưa vào trong những khu vực cần tốc độ cao những cell (standard cell) có độ dẫn dòng transistor lớn hơn — tuy nhiên những cell này thường kém tiết kiệm điện hơn — rồi phối hợp chúng với cell tiết kiệm điện hơn trong cùng thiết kế để cân bằng giữa hiệu suất, công suất và diện tích (PPA: Power-Performance-

Node 14A cũng sẽ có ba loại thư viện cell chuẩn (standard cell libraries): thư viện “tall” (ưu tiên tần số cao, nhưng mật độ transistor thấp hơn, điện năng cao hơn), thư viện “mid-size” (cân bằng giữa hiệu suất và hiệu suất-trên-watt), và thư viện “short” (ưu tiên mật độ transistor và tiết kiệm diện tích, phù hợp cho các thiết kế cần nhiều transistor trên diện tích nhỏ). Turbo Cells chủ yếu hoạt động trong thư viện “short” để cải thiện các đường dẫn quan trọng mà vẫn giữ được mật độ cao. 

Việc Intel giới thiệu các cải tiến như RibbonFET 2, PowerDirect và Turbo Cells cho thấy họ không chỉ muốn tối ưu hiệu suất tổng thể mà còn muốn đẩy lên mức tần số cao hơn — điều có thể có nghĩa sản phẩm thực tế sau này sẽ có xung nhịp cao hơn cho cả CPU lẫn GPU, hoặc có thể chạy mát hơn hoặc tiết kiệm điện hơn nếu thiết kế chọn hướng đó. 

Node 14A hiện được lên lịch sản xuất thử nghiệm (risk production) vào năm 2027.