Artikel top billede

(Foto: Computerworld)

Intels minimale fremtid

Intels forskningsafdeling står rustet til fremtidens udfordringer.

Af Mads Ølholm, Alt om Data

Denne artikel er oprindeligt bragt på Alt om Data. Computerworld overtog i november 2022 Alt om Data. Du kan læse mere om overtagelsen her.

I år afholdt Intel, som firmaet gør hvert år, sin Research@Intel Day (R@I) på Computer History Museum i Mountain View i Californien. Her viste Intel de seneste projekter fra firmaets forskningsafdelinger, der primært ligger i USA og Kina, samt gav en opdatering på de seneste udviklinger. Men det vigtigste er det, der ikke bliver sagt i de officielle taler, men i de private briefinger.

I lighed med tidligere år var R@I opdelt i to helt forskellige dele. Den første del om procesteknologi og alt det nørdede, mens den anden del omhandlede de applikationer, som Intel forestiller sig, at man kan anvende fremtidens teknologi til.

Avanceret teknologi

I år drejede meget sig om procesteknologi, hvilket primært vil sige, hvor små man kan gøre de komponenter, som indgår i en mikroprocessor.

Intels nyeste Sandy Bridge-processor anvender teknologi med en komponentstørrelse på blot 32nm, men fremtiden lover størrelser helt ned til 8nm, fortalte Justin Rattner, der er Intels forskningschef, og som du kan se ovenfor, under en privat briefing af europæiske journalister.

Officielt taler Intel kun om næste generation af mikroprocessorer, der skal lanceres omkring årsskiftet. Disse processorer vil anvende en komponentstørrelse på 22nm, hvilket betyder, at det vil være muligt for Intel at fordoble antallet af komponenter på den samme plads – eller halvere effektforbruget for det samme antal komponenter. Det kan selvfølgelig også lade sig gøre at kombinere de to ting.

Efter generationen på 22nm kommer der følgende generationer på 14 og 8nm – og Intel er allerede klar med hele specifikationen til 14nm, mens man er godt i gang med 8nm.

Et problem ved fremstilling af processorer, der også indeholder chipsætfunktioner, som det er tilfældet med blandt andet Sandy Bridge, er, at det er nødvendigt at have både digitale og analoge kredsløb på den samme chip.

Indtil nu har det kun været muligt at designe analoge kredsløb ned til 65nm-teknologi, men på figur 2 kan du se verdens første chip med både digital og analog teknologi i 32nm-procesteknologi, der blev anvendt til at demonstrere et system til private videokonferencer. Ifølge Intel er det uden problemer muligt at skalere den analoge teknologi videre i samme tempo som den digitale, hvilket vil give Intel en række fordele i forhold til konkurrenterne, da Intel kan lægge alle funktioner på en enkelt chip i den bedste procesteknologi.

Et af de store problemer ved at anvende mindre og mindre dimensioner er, at lækagestrømmen fra de enkelte transistorer kommer til at udgøre en større og større del af de samlede strømforbrug. Lækagen opstår på grund af transistorens kontakt med substraten, der er den overflade, som transistoren er lagt på. Derfor har Intel, som verdens første producent, indført den tredimensionelle transistor, der går i højden og derved har en væsentligt mindre kontakt med substraten.

Det er ikke Intel, der har opfundet den tredimensionelle transistor, men Intel er det første firma, der sætter den i masseproduktion.

I forbindelse med den tredimensionelle transistor eksperimenterer Intel også med anvendelsen af avancerede materialer. Disse materialer omfatter blandt andet galliumarsenid (GaAs), som på længere sigt vil kunne føre til processorer med højere frekvenser.

Når Intel først nu for alvor eksperimenterer med GaAs, skyldes det, at transistorer af dette materiale er svære at fremstille, når de har en stor berøringsoverflade med substraten, men netop med det tredimensionelle design minimerer dette areal.

Effektiviteten i vejret

For at kunne holde effektforbruget nede gælder det også om at kunne holde spændingen til mikroprocessoren på et lavt niveau. Dette byder imidlertid på et problem, da en mikroprocessor indeholder en række registre til at gemme data i. Disse registre er en integreret del af mikroprocessoren og forsynes derfor fra den samme strømforsyning i modsætning til processens cache, der har en separat reguleret strømforsyning. Hidtil har disse registre ikke fungeret ved spændinger under 0,7 V, men nu er det lykkedes Intel at få spændingen helt ned til omkring 350 mV – eller omkring halvdelen.

Ved at halvere spændingen så halverer man ganske vist også processorens ydeevne, men det gør ikke så meget, da effektforbruget samtidig falder til en fjerdedel. Man kan derfor nemt tilføje ekstra processorkerner, således at man ender med dobbelt så mange processorkerner – altså dobbelt ydeevne til halvt effektforbrug.

Og her ligger hele hemmeligheden begravet bag producenternes satsning på mange processorkerner i stedet for processorens clockfrekvens. Ved at sprede arbejdet over flere processorkerner kan clockfrekvensen sænkes, hvilket medfører et stort fald i effektforbruget.

Intel arbejder ikke kun med halvledere, men også med integration af halvledere og optisk kommunikation. Det er meningen at erstatte kobberkabler med glasfiber, når hastighederne for kommunikationen kræver det. Det lader sig allerede gøre, men er alt for dyrt, hvis det skal integreres i hver enkelt chip. Intel arbejder derfor på en optisk løsning, som skal kunne sende og modtage data med omkring 50Gb/s – og det til en pris på under 30 kroner for en kombination af en sender og en modtager.

Der var masser af anvendelsesmuligheder, og her skortede det heller ikke på forskellige forslag.

Ovenfor til højre kan du se Intels seneste bud på et såkaldt pos-display. Pos er en forkortelse for point of sale og er de skilte, der anvendes meget i detailbutikker. Her har Intel imidlertid udvidet displayet med et kamera, der gengiver billedet af en selv på en skærm, man står foran. Dog med den lille finesse, at man er iklædt forretningens forskellige udvalg af tøj. Derved slipper man for hele tiden at skulle gå ind og ud af prøverummene, men første prøve det rigtige tøj, når man endelig har bestemt sig.

En sådan teknologi kræver en kraftig processor, men samtidig er der også det krav, at en sådan løsning skal være forsynet med passiv køling, da den ellers vil larme for meget i forretningen og dermed distrahere kunderne.

Et kig ind i fremtiden

Et andet felt, hvor Intel er meget langt fremme, er, når det gælder underholdning og informationssystemer til biler. Intel har allerede indgået en kontrakt med den første kinesiske bilproducent om leverancer af såkaldte infotainmentsystemer – og uden for museet havde Intel da også parkeret den bil, som du kan se nedenfor, hvor førerens skærm automatisk bliver synkroniseret med en smartphone.

Denne bil var forsynet med udstyr baseret på Intels seneste Atom-processor til indlejrede systemer og omfattede blandt andet gps-navigation samt underholdningssystem til alle passagererne.

I alt var der placeret fire skærme i bilen, således at alle passagerer kunne underholdes eller følge ruten på gps-systemet, samtidig med at føreren fik de nødvendige informationer på en separat skærm.

Gps-systemet var endda så avanceret, at det kunne hente oplysninger om seværdigheder og lignende direkte fra internettet ved hjælp af en 3G-forbindelse, samtidig med at det selvfølgelig også kunne oplyse priser på benzinen på alle de tankstationer, som var i nærheden – og som havde åbent.

Hvor der tidligere i mange gps-systemer har været arbejdet med lukkede standarder, foreslår Intel, at man i videst muligt omfang anvender de allerede eksisterende tjenester på nettet og bedst muligt integrerer disse, således at forbrugerne har den største valgfrihed.

Intels årlige forskningsdag er et utroligt kig ind i fremtiden – ikke alle projekter bliver til virkelighed, men som Justin Rattner selv udtrykker det: »Hvis alle projekterne blev til virkelighed, ville vi ikke være modige nok i vores forskning.«

Samtidig er det også interessant at se, at Intel har lagt så stor en del af sin forskning i Kina, men det vender vi tilbage til på et senere tidspunkt.