Intel Foveros, une nouvelle manière de concevoir des processeurs

Avec Foveros, Intel ajoute des fonctionnalités intéressantes à ses processeurs, cette technologie ressemble pour beaucoup à ce que propose ARM avec ses SoC; la possibilité de concevoir des puces à la carte pour s’adapter à toutes les demandes des constructeurs.

En plus des présentations d’Intel Sunny Cove et des nouveaux Atom Tremont, le fondeur a annoncé une nouvelle technologie de conception pour ses processeurs. Baptisée Foveros, elle ressemble en partie à EMIB, la solution trouvée par Intel pour additionner un coeur graphique AMD Radeon à ses puces Kaby Lake-G.

Foveros est une nouvelle manière de concevoir des processeur pour Intel, un changement intéressant puisqu’il va permettre de fabriquer des processeur véritablement sur mesure pour ses clients. L’objectif est de répondre à leurs attentes au plus juste mais également de proposer des packages plus simples à intégrer et plus économiques.

Pour bien comprendre Foveros, il faut d’abord revenir rapidement sur la manière de fabriquer les processeurs. On bombarde une très fine galette de silicium de lumière afin de la “graver” du dessin du processeur par un procédé lithographique. Le dessin du processeur est traversé de lumière et projeté sur le silicium. Cela donne ce que l’on appelle un wafer, un disque de silicium qui contient des centaines de ces dessin de processeurs. Ils sont ensuite découpés en unités et connectés à un support qui deviendra alors un processeur a part entière.

Ce procédé est évidemment plat, le dessin imprimé dans le silicium n’apporte pas de matière même si depuis un certain nombre d’années on fabrique des processeurs en 3D en rajoutant après cette première étape des couches supplémentaires destinées à créer des transistors en relief pour augmenter l’efficacité des puces. Le résultat est que la solution est gravée d’un seul bloc. Ajouter un circuit graphique à un processeur de base a donc un impact sur le processus puisqu’il prend de la place sur le wafer. Cela diminue le nombre de processeurs par disque de silicium produit et augmente donc le tarif de chacun d’eux. Un problème pour Intel qui veut depuis des années rajouter des fonctions de plus en plus nombreuses à ses puces : Wifi, modem 4G, mémoire etc.

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Foveros, c’est une manière d’additionner les éléments au sein d’une même puce avec beaucoup moins de limitations. Intel appelle cela un System-in-Package et on retrouve le concept du System-on-Chip des ARM. Si on appelle les puces ARM des SoC et non pas des processeurs, c’est parce qu’ils ne contiennent pas qu’une puce de calcul mais tout un ensemble d’éléments en interne : Coeurs de calcul, coeurs graphiques, modem 4G, Wifi, Bluetooth, tuner radio etc… Le System-in-Package d’Intel lancé avec Foveros va faire… exactement la même chose.

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C’est une étape importante car cela va permettre de mieux penser les processeurs x86 dans leur réalisation. Un processeur Foveros mélangera par exemple un ensemble de cœurs gravés en 10 nanomètres avec une base à basse consommation en 22 nanomètres. Quand vous créez une puce, vos besoins différent suivant les postes et la recherche d’une finesse de gravure à tout prix peut finalement être contre productive. Sur le tableau ci dessus, on voit que plusieurs facteurs entrent en jeu. Le prix, la consommation d’énergie et la performance.

Un processeur de bureau vise la performance et se moque totalement de la consommation d’énergie puisqu’il est alimenté directement sur secteur et qu’il peut être dissipé avec des solutions énormes et très performantes, son prix peut également être tés élevé. Il se retrouve donc très logiquement en haut à droite du tableau. Un processeur graphique intégré par contre doit être très peu gourmand en énergie et ne pas coûter trop cher à fabriquer. L’idée est de fournir un service avec ce type de puces intégrées, pas de rentrer en compétition avec des circuits externes autrement plus massifs. Il se retrouve donc en bas à gauche du tableau. Au centre, une foule d’autres postes sont visibles avec par exemple un processeur mobile qui doit jouer sur le prix mais également sur la consommation et la performance.

Le problème est de faire cohabiter tous ces postes. Graver un circuit graphique qui devrait rester peu coûteux avec la même technologie que celle qui sert à graver des cœurs très chers a finalement un impact économique et technique important. Assembler des éléments différents prend alors tout son sens.

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La technologie Foveros d’Intel va permettre de résoudre ce problème en intégrant sur un même support des puces issues de processus de  fabrication entièrement différents. Intel les appelles les Chiplets. Des cœurs de calcul pourront être en 10 nanomètres tandis que la mémoire embarquée sera en 14 nanomètres et la partie réseau qui comprendra par exemple du Wifi5 et un modem 5G sera gravéé en 22 nanomètres. Ne vous  y trompez pas, l’illustration est grossière pour être lisible. La puce qui résultera de cette imbrication ne sera pas en relief et ne sera pas plus épaisse que les puces actuelles.

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Moins chers à produire, ces éléments additionnels n’impacteront donc pas le processeur de la même manière. Au lieu de réaliser des wafers en 10 nanomètres coûteux, Intel pourra additionner des éléments de plusieurs finesses de gravure. L’ensemble des composants du processeur sera relié par un pont actif qui sera lui même associé à un support. Ce pont permettra par exemple de mélanger des puces x86 avec des éléments issus d’autres technologies.

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Intel prévoit ainsi de créer les premières puces Foveros Hybrid x86 qui mélangeront des technologies différentes : Cet exemple montre une solution de 12 mm² sur 1 mm d’épaisseur qui ne consomme que 2 mW en veille. Il s’agit d’un coeur P1274 gravé en 10 nanomètre associé à de la mémoire PoP. Le tout est lié à un SoC P1222 à très faible coût et très faible consommation.

Foveros

La puce Hybride x86 photographiée par Anandtech

On imagine les effets collatéraux de cette idée sur le business d’intel puisque l’on retrouve la possibilité de créer un équivalent du big.LITTLE d’ARM. Mélangez par exemple un coeur Sunny Cove haute performance à un groupe de 4 cœurs Intel Atom au sein d’un même processeur avec mémoire cache L2 et circuit graphique ainsi que les fonctions d’entrée et sortie nécessaire au fonctionnement de la puce. C’est exactement ce que propose la solution sur mesures photographiée ici.

2018-12-14 13_13_11-minimachines.netLe Big CPU est un Sunny Cove, les Small CPU sont des Atom.

Mais il va être également possible de créer des processeurs mobiles avec Wifi et 5G intégrés à un circuit classique comprenant des cœurs hautes performances associés à des cœurs de plus basse performances mais moins gourmands qui pourront effectuer des tâches en veille. Des puces qui auront un circuit graphique qui n’impactera que très peu leur tarif. Un système totalement sur mesure pour répondre à un besoin de mobilité. Une seule puce à intégrer pour les concepteurs de machines. Un System-in-Package qui reprendra donc tous les  atouts d’une solution ARM classique : Coût équilibré, nombreux services et très grande facilité  d’implantation. De quoi construire des engins plus facilement, plus efficacement et donc moins chers.

C’est d’ailleurs un des premiers impacts de cette solution Foveros, la puce hybride ci dessus est la réponse sur mesures d’Intel à une demande d’un de ses clients. La marque va pouvoir répondre précisément à des demandes calibrées autant en performances, qu’en coût, en services ou en impact énergétique. Cela ouvre un champ exceptionnel de possibilités pour Intel à moyen terme. Comme par exemple répondre à ARM sur certains secteurs avec des puces compatibles avec des machines à très grande autonomie, performantes en calcul quand le besoin s’en fait sentir, disposant de wifi, de 4G ou rapidement de 5G et de tous les services additionnels utiles.

13 commentaires sur ce sujet.
  • 14 décembre 2018 - 15 h 15 min

    Intel annonce beaucoup de choses en ce moment. J’ai lu un article intéressant disant qu’ils font appels à leurs ingés pour sauver la com’ face à leurs problèmes de cadences en 14nm, et leur retard sur le 10nm.

    Je ne doute pas de leur capacité à produire des Foveros (très très intéressants d’ailleurs), mais bon, ils ont parlé, ils sont leaders, ils peuvent aussi se faire suivre par AMD (j’aimerais bien d’ailleurs).

    En tout cas, c’est intéressant ce Foveros, et ça pourrait mettre à mal le business Qualcomm-Microsoft.

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  • 14 décembre 2018 - 15 h 25 min
  • 14 décembre 2018 - 19 h 05 min

    Je pense qu’il est évident que chez INTEL la grosse domination des ARMS dans les solutions légères ou mobiles est un manque d’argent a gagner .

    PERSO ,vu de mon coté en tant que client lambda de technologie ,je me moque de certains tableaux du style puissance ou consommation de la puce embarquée .

    Je suis par contre regardant vers un Ryzen 2400 G de chez AMD qui me tente par son prix ,sa puissance et son GPU embarqué .

    Question fiabilité ,j’ai jamais connu de problèmes avec du matériel sous INTEL par contre j’aime pas cette absence d’un GPU performant dans leur solutions .

    J’aime bien mon ACER REVO avec son ATOM et sa puce ION de Nvidia et si INTEL était capable de sortir un équivalent CELERON N 4100 équipé d’un GPU de type Nvidia 9400 cela me suffirait largement .

    Je pense qu’INTEL est capable de construire ce genre de Processeur intégrant un bon GPU milieu de Gamme et assez de puissance processeur pour que la machine fonctionne bien .

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  • 14 décembre 2018 - 19 h 10 min

    J’ai pas hâte que Tsmc joue solo et nous fasse de l’inflation à l’envie. J’espère qu’Intel restera un contre pouvoir en tant que fondeur. Ils ont toujours 50 fois le budget d’Amd et des savoirs faire plus divers.

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  • 14 décembre 2018 - 19 h 42 min

    @Arpenteur: C’est clairement un effet de bord que certains analystes lèvent en ce moment. La production en 10 nano ou 7 nano coûte cher et TSMC va vouloir la rentabiliser au mieux. Ce qui va impacter le prix des puces.

    Mais surtout la production ne sera pas magiquement suffisante pour contenter tout le monde, plus il y aura de demande, plus les tarifs de production vont logiquement augmenter.

    Il reste bien sur Globalfoundries pour contrebalancer tout ça. Et Intel…

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  • 14 décembre 2018 - 19 h 47 min

    C’est une sorte de retour aux sources, avant la micro informatique, à l’époque des minis ordinateurs, ou la logique d’un ordi était répartie sur plusieurs puces.

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  • 14 décembre 2018 - 20 h 31 min
  • 14 décembre 2018 - 22 h 27 min

    @Bill: Intéressant papier, je n’avais pas vu. En fait ils ne font que retarder l’inévitable mur technologique de la baisse en finesse de gravure. Et compenser avec d’autres technologies.

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  • 16 décembre 2018 - 9 h 49 min

    @Arpenteur: tu n’as pas hâte que Tsmc joue solo et nous fasse de l’inflation à l’envie… comme Intel pendand bien bien trop longtemps qui a les puces les + cher ?! Samsung est déjà un contre pouvoir en tant que fondeur.
    Intel a beau avoir de gros budgets, il n’écrase plus tout le monde comme avant, il n’est plus le n°1 des semi-conducteurs.

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  • 16 décembre 2018 - 16 h 35 min

    Je suis pour la diversite bien sur. Exynos, Kirin, ca permet plus de stabilite dans la fabrication (protection contre les embargos et autres chantages).
    Bien sur que ca ne sert a rien de vouloir graver toujours plus fin, faut savoir s arreter…
    Perso j ai apprecie sur feu mon galaxy s5neo que samsung evolue avec une puce maison plus adaptee aux besoins reels de l utilisateur lambda plutot que betement nous proposer le meme terminal avec la meme puce mediatek/qualcomm mais plus puissante, a prix gonfle.

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  • 16 décembre 2018 - 21 h 19 min

    @Oldwolf: Oui, beaucoup commencent a se rendre compte de l’inutilité actuelle de la perfs : Ça ne va plus marcher longtemps en augmentation constante avec un maintien efficace de l’autonomie. D’où l’arrivée des fonctions annexes : IA, Chiffrement, 4G, encodage, etc… au sein des puces.

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  • 8 janvier 2019 - 12 h 36 min

    […] ACTU Intel Foveros, une nouvelle manière de concevoir des processeurs […]

  • 27 février 2019 - 17 h 15 min

    […] pourrait tirer parti des développement actuels prometteurs d’Intel avec sa technologie Foveros. De quoi créer à nouveau un duo efficace pour des solutions embarquées ou légères comme des […]

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