בתמונה למעלה: הדמיית אמן של מעבד Alder Lake בגרסת הגיימינג

לאחר שלוש שנים וחצי של מאמצי פיתוח שנעשו על-ידי 1,000 מפתחים בישראל, הכריזה חברת אינטל (Intel) על ארכיטקטורת המעבדים החדשה Alder Lake אשר מביאה איתה חידושים בתחום המבנה של מעבדים למחשבים אישיים. המעבדים גם מיוצרים בישראל, במפעל אינטל בקרית גת. ארכיטקט SoC של Alder Lake באינטל ישראל, אריק גיחון, הסביר היום בפגש עיתונאים בזום, שמשפחת המעבדים החדשה מיועדת להפעיל את כל סוגי המחשבים האישיים – ממחשבי גיימרים ועד מחשבים ניידים.

היא מבוססת על תפישה היברידית שלפיה השבב המרכזי כולל ליבות ייעודיות ליישומים עתירי עיבוד וליבות "רזות" עבור משימות הדורשות עיבוד מהיר וחסכוני. "המעבד ההיברידי הוא העתיד של אינטל", אמר גיחון. סדרת המעבדים הושקה הלילה בכנס המפתחים Intel Innovation. החברה מסרה שמדובר בשינוי המהותי ביותר שהיא ביצעה במבנה המעבדים שלה בעשור האחרון.

גרסה חדשה של ריבוי-ליבות

המפתחים שינו את ארכיטקטורת המעבד באמצעות הגדרת שני סוגים שונים של ליבות: ליבות ביצועים גדולות (Performance Core) וליבות יעילות (Efficient Core) מהירות וחסכוניות בהספק – הפועלות במקביל. ליבת הביצועים מספקת את ביצועי ה-CPU הגבוהים ביותר שאינטל פיתחה ונועדה לשמש כבסיס למעבדי העשור הבא של החברה. ליבת הביצועים תוכננה על-ידי עדי יועז, הארכיטקט הראשי של אינטל למעבדי Core, ועל-ידי הצוות שלו בישראל.

יועז: "הליבות הקטנות 'יתפסו פיקוד' על מטלות הרקע במחשב כמו למשל סריקת וירוסים, בזמן שליבות הביצועים מתמקדות בעומסי עבודה הנובעים מיישומים כבדים כמו למשל משחקים עשירים בגרפיקה". המעבדים כוללים מערך בינה מלאכותית ולימוד מכונה, בשם Intel Thread Director, אשר אוסף מידע על היישומים השונים במחשב וממליץ למערכת ההפעלה היכן להפעיל כל יישום בתוך המעבד, למשל באיזה ליבה לבחור לביצוע איזו מטלה. החברה עבדה בשיתוף פעולה הדוק עם מיקרוסופט, אשר שילבה את המערך הזה במערכת ההפעלה החדשה Windows 11.

גיחון: "מערכת ההפעלה מתקשרת ישירות עם המעבד, ויודעת להריץ את האפליקציות על הליבות הנכונות – בהתאם להמלצות שהיא מקבלת מהמעבד תוך כדי הריצה". המוצר הראשון שבאמצעותו אינטל מדגימה את ביצועי Alder Lake הוא המעבד הייעודי לגיימרים, Alder Lake. אינטל מעריכה שהוא "מעבד המשחקים הטוב ביותר בעולם". בסך הכל, הארכיטקטורה החדשה מאפשרת לייצר מעבדים בעלי עד 18 ליבות (8 חזקות ו-8 רזות) העובדים בהספק של עד 241Watts, אשר מספקים תמיכה ב-Wi-Fi 6E, בהאצת זכרונות DDR5, בממשקים מהירים דוגמת PCIe5 ויכוללים כולת הגברת מהירות השעון (Over Clocking).

גם הבאנה לאבס וה-IPU הישראלי מגיעים אל השוק

ככל הנראה זהו השבוע המוצלח ביותר של של אינטל ישראלבתוך חברת אינטל. במהלך כנס המפתחים גם נחשף שיתוף פעולה עם גוגל, שבמסגרתו ישולב רכיב IPU – Infrastructure Processing Unit שפותח בקבוצת התקשורת שרובה בישראל, בשרתים של Google Cloud. ה-IPU המותאם ינהל את כל פעילות תשתיות התקשורת והענן, וישחרר מהן את ה-CPU. ה-IPU הוא רכיב תקשורת המאפשר להוריד עומסי עבודה מהמעבד המרכזי (להרחבה ראו: ה-IPU הראשון בעולם).

במקביל, חברת AWS הודיעה שהיא מתחילה לספק לארגונים את שירות Amazon Elastic Compute Cloud אשר מבוסס על שימוש במאיצי הבינה המלאכותית Gaudi של חברת הבאנה לאבס הישראלית, אשר נרכשה על-ידי אינטל בדצמבר 2019 תמורת כ-2 מיליארד דולר. להערכת AWS, הרכיבים מספקים לשירות שלה ביצועים גבוהים ב-40% בהשוואה לשימוש במעבדי GPU ביישומי AI דוגמת עיבוד שפה טבעית, ניתוח ראייה על ידי מחשוב ועוד.

חברת אפלייד מטיריאלס (Applied Materials) הכריזה על מכונת בדיקות חדשה שפותחה ומיוצרת בישראל, אשר מאפשרת לבדוק את איכות הייצור של שבבים בגיאומטריה של 3 ננומטר ושל רכיבי זיכרון תלת-מימדיים. החברה דיווחה שעד היום היא מסרה כבר 30 מערכות ליצרנים מהגדולים בעולם של רכיבים לוגיים ורכיבי זיכרון מסוג DRAM ו-NAND. המערכת החדשה מדגם PROVision 3E system, מבוססת על מיקרוסקופ אלקטרוני ייחודי (eBeam) ועל אלגוריתמי בינה מלאכותית המבצעים מדידות וניתוח בזמן אמת של כמויות גדולות מאוד של מידע המגיע מקו הייצור.

בתהליך ייצור המוליכים למחצה, בונים כמה עשרות שכבות של חומרים בתבניות שונות, אשר ביחד מייצרות את המבנה הסופי של הטרנזיסטורים בשבב. בשיטה המסורתית, בדיקת הדיוק של הנחת השכבות נעשתה באמצעות מדידות אופטיות שבדקו האם הן מונחות במקומן או שיש הזזה הפוגעת באיכות הייצור (overlay). לפני הבדיקה מייצרים "מטרות" על פרוסת הסיליקון (proxy targets) אשר נבדקות על-ידי המערכת האופטית. אולם הגישה הזאת כבר אינה עונה לצרכים: המיזעור של הטרנזיסטורים ביחד עם המעבר לייצור תלת מימדי, מייצרים תופעה של "נקודות מתות" המקשים לקבל מידע אמין על רמת הדיוק של השכבות.

בעבר, מערכות ה-eBeam לא התאימו לבדיקות overlay מכיוון שלמרות דיוקן הרב, הן היו איטיות מאוד. חברת אפלייד מטירילאס מסרה שמערכת PROVision 3E החדשה, היא מספיק מהירה כדי לבצע גם מדידות ישירות וגם מדידות overlay, בין השאר באמצעות ניתוח חכם של כמויות מידע גדולות. היא מגיעה להספק של 10 מיליון מדידות בשעה. מנהל קבוצת בקרת תהליכים באפלייד, קיית' וולס, אמר שהרזולוציה והמהירות של מערכת PROVision 3E מאפשרות להתגבר על בעיית הנקודות המתות של מערכות בדיקה אופטיות – ולבצע בדיקות של כל שכבה בנפרד ושל כל שכבות הביניים.

מענה לצורכי הבדיקות של טרנזיסטורי GAA החדשים

המערכת החדשה מספקת תמונות ברזולוציה של 1 ננומטר ומותאמת לבקרת הייצור של רכיבי 3 ננומטר ושל הטרנזיסטורים החדשים הנכנסים היום לתעשייה, מסוג Gate-All-Around. טרנזיסטורי GAA מבוססים על מבנה של "צומת צפה", שבה השער המבקר את פעולת הטרנזיסטור מקיף את הצומת מכל הכיוונים. מערכת 3E החדשה כוללת מיקרוסקופ אלקטרוני עם אלומות בעוצמות שונות: אלומה חזקה מאפשרת מדידה מהירה בעומק של כמה מאות ננומטרים ואלומות בעוצמות משתנות המותאמות לתכונות השבב, כדי שניתן יהיה למדוד מבנים וחומרים הרגישים לקרינת אלקטרונים.

תאומים דיגיטליים בקו הייצור

המערכת פותחה בשלוש השנים האחרונות ונחשפה בחודש אפריל 2021. להערכת החברה, היא מאיצה פי 100 את מהירות המדידה ומשפרת ב-50% את הרזולוציה של מערכות ה-eBeam. היא מאפשרת לקבל יותר ממיליון מדידות 3D בשעה. בין החידושים: מערכת הבינה המלאכותית Actionable Insight Accelerator, אשר אוספת מידע מכל החיישנים בקו הייצור ובונה התאמה בין הנתונים המגיעים מהם לבין המידע הקיים על הטכנולוגיה ועל מבנה השבב המתוכנן.

מערכת הבינה המלאכותית כוללת מודול חדש במתכונת של "תאומים דיגיטליים" (Digital twins) אשר מספק ייצוג דיגיטלי מלא של חלק ממערכות הייצור של חברת אפלייד מטיריאלס העולמית. המודלים האלה מאפשרים לבצע ניסויים וירטואליים בתהליך הייצור, על מנת להגדיר את הפרמטרים היעילים ביותר עבור ייצור השבב הספציפי – עוד לפני שהקו מתחיל לפעול.