インテルは、カリフォルニア州サンノゼで開催されたIntel Foundry Direct 2025イベントで数々の発表を行い、ついに2027年のリスク生産開始予定の14Aプロセスノードの性能指標を公開しました。消費電力を最大35%削減するという目玉となる改善が盛り込まれています。また、インテルは、CPU周波数を最大限に高め、GPUのクリティカルなスピードパスのパフォーマンスを向上させるカスタマイズ可能な設計手法である、新しいTurbo Cellテクノロジーも発表しました。
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Intel は、より広範な電圧/周波数曲線を可能にするより広いしきい値電圧 (Vt) 範囲など、ノードを改善する他の新機能も導入しました。
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14Aノードでは、18Aノードと比較してトランジスタ密度が1.3倍向上しています。Intelは14A向けにRibbonFETトランジスタも刷新し、「RibbonFET 2」として知られています。Intelは新世代のRibbonFETに関する詳細は明らかにしていませんが、ゲートで完全に囲まれた4枚の積層ナノシートを活用することで、トランジスタ密度の向上とトランジスタスイッチングの高速化を実現しています（上記にNMOSトランジスタとPMOSトランジスタの断面図があります）。
ターボセルとクリティカルパス
Intelの新しいTurbo Cellsは際立った機能ですが、少し複雑です。Turbo Cellsは様々な用途に使用できますが、Intelは特にCPUとGPUのクリティカルパス、いわゆるスピードパスで活用されると明言しています。そして、それには十分な理由があります。
プロセッサ内のタイミングパスとは、通常動作時に信号が配線や論理ゲートを経由して移動する経路です。しかし、これらの信号に遅延が生じると、プロセッサのクロックタイミングが中断される可能性があります。クリティカルパスとは、総遅延が最も長いパスのことです。
プロセッサはクロック信号に基づいて動作するため、最も遅いクリティカルパスがチップ全体の最高周波数の上限を決定し、全体的なパフォーマンスのボトルネックとなります（クロックドメインごとに区別はありますが、一般的な原則は変わりません）。チップ設計者は、チップのこれらの領域に高速トランジスタを使用することが多いですが、これはトランジスタ密度の低下と消費電力の増加を伴います。高速トランジスタはリーク電流が多く、消費電力も増加するためです。新しいTurbo Cellsは、チップ設計者にクリティカルパスを軽減するためのより洗練されたツールを提供します。
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14Aノードには、3つの異なるスタンダードセルライブラリが搭載されています。これらのライブラリは、プロセスノード固有のビルディングブロック（トランジスタで構成されたスタンダードセル）で構成され、事前に設計されたロジックゲートと回路素子で構成されています。設計者は、電子設計自動化（EDA）ソフトウェアツールを使用して設計フロー中にこれらのライブラリを活用し、通常は列状にレイアウトします。
Intelの14Aには3つの異なるライブラリがあります。「tall」ライブラリは高周波向けに最適化されたトランジスタセル（低密度、リーク電流）を備え、「mid-size」ライブラリはワットあたりの性能に最適化され、「short」ライブラリは面積と消費電力に敏感なアプリケーション向けに密度に重点を置いています。Intelは、各ライブラリの密度情報をまだ公開していません。
CPUやGPUでは、電力密度を管理可能なレベルに保ちながら、可能な限り多くのトランジスタを搭載するために、ショートライブラリが多用されています。そこでIntelの新しいTurbo Cellsが登場します。
Turbo Cells は、高密度配置を維持しながら、面積効率を最適化しながら、ダブルハイト ライブラリ (標準の 2 列分の高さ) を作成する際に短いライブラリのトランジスタ駆動電流を増加させることでパフォーマンスを向上させるように設計されています。
上の図は、NMOSおよびPMOSリボン／ナノシート（ピンクと緑）の4つの異なる配置を示しています。幅と構成が異なるため、様々なシナリオに合わせて駆動電流を最適化できます。リボンの幅は調整可能で、また、リボンを個別に結合して非常に幅の広いリボンを作成し、最大の駆動電流を供給することもできます。これらの多様なオプションにより、設計者はカスタマイズされた実装のための堅牢なツールキットを利用できます。
Intel によれば、Turbo Cells は最終的に、同じ設計ブロック内でより高速で電力効率の低いセルと電力効率の高いセルを混在させて、特定のユースケースに対して電力、パフォーマンス、面積 (PPA) の適切なバランスを作り出すために使用できるとのことです。
クリティカルパスは究極のボトルネックであり、チェーンの中で最も弱い部分と考えてください。Intelの新しいTurbo Cellsは、これらのパスを高速化することでプロセッサ全体のパフォーマンスを向上させるように設計されていますが、クリティカルパス問題を解決するためにしばしば行われる妥協は行っていません。それがどのように実現するかは、2027年まで待たなければなりません。
ポール・アルコーンはTom's Hardware USの編集長です。CPU、ストレージ、エンタープライズハードウェアに関するニュースやレビューも執筆しています。
