Intel重操舊業(yè)：晶體管級(jí)別看其eDRAM緩存

可能很多同學(xué)不知道，Intel成立初期不是做微處理器的，而是主營(yíng)SRAM、DRAM等存儲(chǔ)芯片，只不過(guò)后來(lái)受到日本廠商的沖擊，才果斷轉(zhuǎn)型，成就了一番霸業(yè)。不過(guò)，Intel現(xiàn)在又有點(diǎn)重操舊業(yè)的架勢(shì)，Haswell處理器中有部分集成了多達(dá)128MB eDRAM嵌入式緩存，既能輔助核顯，也能作為系統(tǒng)四級(jí)緩存。與它相關(guān)的資料正在陸續(xù)披露，ISSCC大會(huì)上又進(jìn)一步公開(kāi)了更深入的細(xì)節(jié)。

芯片專家ChipWorks則從底層晶體管的角度，分析對(duì)比了Intel的這種eDRAM，發(fā)現(xiàn)其架構(gòu)和其他同類技術(shù)有很大不同。

IBM已經(jīng)使用eDRAM很多年了，45nm時(shí)代后更是成為Power處理器的標(biāo)配，現(xiàn)在已經(jīng)進(jìn)入了22nm，但尚未有實(shí)際產(chǎn)品問(wèn)世。

IBM 32nm Power7+里邊集成的eDRAM

臺(tái)積電、瑞薩(NEC)也在為游戲機(jī)打造的芯片里使用eDRAM，比如微軟Xbox、任天堂Wii，都是更傳統(tǒng)的DRAM堆棧加玻璃杯形電容。

不同的是，臺(tái)積電采用了CUB(cell-under-bit)堆棧，位線(bitline)在電容之上，瑞薩則是反過(guò)來(lái)的COB(cell-over-bit)。

臺(tái)積電65nm eDRAM(微軟Xbox GPU)

瑞薩45nm eDRAM(任天堂Wii GPU)

Intel的也是COB，但在金屬電介質(zhì)堆棧底層內(nèi)以凹洞形式做了一個(gè)MIM電容。這部分的工藝是22nm，九個(gè)金屬層。

放大看電容陣列的邊緣，可見(jiàn)M2、M3、M4三個(gè)金屬層堆棧構(gòu)成了電容的外層。

繼續(xù)放大，可以看到與三柵極鰭片中部接觸的子線(worldline)晶體管，以及末端的兩個(gè)傳遞子線(passing wordlines)。

電容部分頂視圖，顯然都是矩形的，但具體材料還在分析中。

Intel表示，每一個(gè)單元單榮的容量是13fF，面積0.029平方微米，大致相當(dāng)于其22nm SRAM單元面積(0.09平方微米)的三分之一，略大于IBM同類的0.026平方微米。

Intel退出DRAM行業(yè)已經(jīng)幾乎三十年了，現(xiàn)在有點(diǎn)借機(jī)重返的意味，但絕對(duì)不會(huì)大規(guī)模重來(lái)，指望Intel牌內(nèi)存更是天方夜譚。

不過(guò)，下一代Knights Landing Xeon Phi高性能計(jì)算處理器倒是會(huì)搭配16GB eDRAM，等于128顆Haswell所用芯片，因此未來(lái)的主攻方向應(yīng)該還是游戲、高性能計(jì)算。