Intel stapt af van zijn net ingevoerde drietrapsaanpak voor processorverbetering. Zijn Core i-chips blijven met de achtste generatie op 14 nanometer, wat al even dienst doet. Toch belooft Intel prestatiewinsten.
In de tweede helft van dit jaar debuteert Intel de achtste generatie (codenaam Coffee Lake) van zijn Core i-processors. Het lijkt daarmee voor te lopen op de planning, tenminste gezien in het licht van eerder uitgelekte roadmap-documenten. Volgens gelekte en officieel niet bevestigde informatie zou Coffee Lake pas in 2018 uitkomen. Intel heeft laatst (op zijn jaarlijkse investeerdersbijeenkomst) echter wel iets anders bevestigd over de aankomende Core i-generatie: namelijk dat die wordt geproduceerd op 14 nanometer.
Al drie generaties
Die kleine maat voor de transistors waar chips uit zijn opgebouwd, is echter niets nieuws. Intel heeft 14 nm al gebruikt voor zijn Broadwell-, Skylake- en Kaby Lake-processors. Dit zijn chips uit respectievelijk de vijfde, zesde en zevende generaties van de Core i-architectuur. Broadwell uit 2014 was hierbij een zogeheten tick in de tick-tock strategie die Intel tot voor kort hanteerde voor de ontwikkeling van en vooruitgang in zijn processors. Een tick was daarbij een overstap naar een kleinere maat voor het productieprocéde’.
Het ontwerp van de microarchitectuur van de processors werd bij een tick dus niet gewijzigd. De bestaande blauwdruk werd ‘ingekrompen’. Na zo’n tick volgde dan een zogeheten tock, die wél een architectuurwijziging inhield en die dan op dezelfde nm-maat werd geproduceerd. Soms voegde Intel bij een tick nog wel lichte verbeteringen door, zoals de nieuwe instructies in Broadwell-processors.
Derde stap
In de praktijk heeft dit tick-tock model bijna tien jaar lang op haast jaarlijkse basis vooruitgang gebracht voor Intels x86-processors. Eind vorig jaar werd echter bekend dat tick-tock niet langer houdbaar was. Toen werd duidelijk dat de Kaby Lake-processors een nieuwe, derde stap vertegenwoordigen in Intels chipontwikkelstrategie. Van tick-tock werd het ‘tick-tock-tack’. Daarin is die derde stap een optimalisatieslag voor het ontwerp dat dan al twee generaties dienst doet.
Formeel noemt Intel deze drietrapsraket Process-Architecture-Optimization. Kaby Lake is de optimalisatiestap van de architectuurstap in Skylake die voortbouwt op de productieproces-stap van Broadwell. Het blijkt nu dat hierna niet een nieuwe procédéstap wordt gezet: Coffee Lake wordt op 14 nm gefabriceerd. Toch spiegelt Intel een prestatiesprong voor van wel 15 procent ten opzichte van de directe voorganger; Kaby Lake.
Exit tick-tock-tack
Het is alleen niet bekend of dit over de gehele linie geldt of bijvoorbeeld alleen voor (bepaalde) desktopchips. Een soortgelijke prestatieverbetering is beloofd voor Kaby Lake in vergelijking met Skylake, merkt Ars Technica op. Alleen was die vooruitgang grotendeels gebaseerd op een verhoging van de basiskloksnelheid voor desktopprocessors. Het aantal verwerkte instructies per klokcyclus (IPC) bleef gelijk, schrijft de technieuwssite.
14 nm doet dus nog wat langer dienst. Het wordt uiteindelijk met de komst van de Cannon Lake-processors wel gevolgd door 10 nm, maar dan niet als volledige opvolging. Intel zelf spreekt van een ‘fluid inzet’ van nieuwe, kleinere maten voor de chipproductie. Welk productieprocédé wordt benut voor welke generatie Intel-processor is dan afhankelijk van het marktsegment waarvoor die chip is bedoeld. Dit betekent dat 14 nm niet exit is bij de negende generatie Core i.
Versus 10 nm en versus AMD
Het eerst nog uitkomende Coffee Lake is in essentie de tweede verfijning van het veel eerder al ingevoerde procédé op 14 nanometer. De stap naar 10 nm lijkt voor Intel te lastig om over de volle breedte door te voeren. Dus zoekt de fabrikant het in verdere optimalisatie en volgens geruchten in het toevoegen van meer cores; Coffee Lake zou voor desktops uitkomen met zes cores en daarmee dus voorbij de vier cores van huidige Core i7-chips gaan
Ondertussen maakt AMD zich op om zijn langverwachte en veelbelovende Ryzen-processors (codenaam Zen) op de markt te brengen. Deze 14 nm x86-chips, die eerst uitkomen in 8-core uitvoering voor high-end gamesystemen, zijn gebaseerd op een geheel herzien ontwerp. Het heeft volwaardige smt (symmetric multithreading) en een reeks ingebouwde nieuwe technieken (genaamd SenseMi), waaronder machine learning wat de processor toepast op zijn eigen verwerking van instructies.
K8, DEC Alpha, Apple A4
Dit nieuwe processorontwerp belooft een fors hoger prestatieniveau tegen een toch laag energeverbruik. Een van de grote namen achter deze grondige verbouwing bij AMD is chipontwerper Jim Killer, die eerder hoofdarchitect was van de baanbrekende K8-architectuur. AMD heeft met die eerste semi-64-bit x86-processors (Athlon64 en Opteron) Intel gevoelige klappen gegeven begin deze eeuw. Verder was Keller ook betrokken bij de krachtige K7-architectuur, die zijn oorsprong kent in de ooit krachtige 64-bit Alpha-processors van DEC.
Na de K7 en K8 heeft Keller chipontwerp gedaan bij ARM-processorspecialist PA Semi, die is opgekocht door Apple. Daar heeft hij meegewerkt aan Apple’s eigen A4- en A5-processors voor in iPhones en iPads. Vervolgens is hij teruggekeerd naar AMD waar hij drie jaar heeft gewerkt. De chipontwerper is begin vorig jaar overgestapt naar automaker Tesla. De grote vrucht van Kellers terugkeer bij AMD is Ryzen en de verwachtingen voor dat gloednieuwe ontwerp zijn hooggespannen.
Intels oude concurrent loopt van oudsher namelijk enigszins achter wat betreft de nm-race. Intel heeft op een gegeven moment de voorsprong genomen dankzij de vliegwielwerking van marktdominantie, daaruit voortkomende forse inkomsten die weer zijn te benutten voor de benodigde zware investeringen in volgende nm-stappen en de daarvoor gebouwde chipfabrieken.
Kans op concurrentie
Intels schijnbare moeite om naar 10 nanometer te gaan, geeft AMD in theorie dus kansen. Ryzen debuteert voor game-pc’s, gevolgd door uitvoeringen voor gewone desktops. In het tweede kwartaal volgen Ryzen-uitvoeringen voor servers, en later dit jaar dan varianten voor laptops.
Vergeleken met het gloednieuwe Ryzen-ontwerp, dat AMD flink benadrukt, lijkt Coffee Lake niet zo revolutionair als vierde generatie op 14 nm. Schijn kan echter bedriegen. Intels geplande mix van nanometermaten binnen processorgeneraties, gecombineerd met optimalisaties en brute core-uitbreiding kan weer interessante prestatiesprongen opleveren.
Intel heeft al verklaard dat zijn volgende nm-stap eerst wordt gezet voor datacenterchips, hoewel technieuwssite Anand Tech speculeert dat de focus op low-power chips ligt. Dat doet richting laptopprocessors denken, maar kan ook van toepassing zijn op relatief zuinige en dus koele processors voor in massale serveropstellingen. Zoals voor de sterk groeiende cloudmarkt, waar AMD natuurlijk ook op aast. Al met al staat de x86-processormarkt interessante ontwikkelingen te wachten.
