Intel mise tout sur le 45nm avec Penryn

Depuis quelques années déjà, Intel a adopté pour modèle de fonctionnement ce que le fondeur appelle le « tick-tock ». Le tock correspond à la sortie d'une nouvelle microarchitecture, le Conroe alias Core 2 Duo était donc un tock, alors que le tick correspond au passage de la microarchitecture existante à une nouvelle finesse de gravure. En effet, autant être clair dès le début de l'article, le Penryn, nom de code de l'architecture Core en 45 nm, reprend dans les grandes lignes les caractéristiques du Conroe avec toutefois quelques petits ajustements comme nous le verrons plus loin.

Faute de nouvelle microarchitecture, le Penryn est donc ce qu'on appelle dans le jargon un die-shrink c'est-à-dire une amélioration de la finesse de gravure des puces lors de la fabrication. Typiquement cela se traduit par des avantages certains pour l'utilisateur avec, comme nous l'évoquions dès l'introduction, des caractéristiques thermiques et électriques améliorées. Pour Intel aussi le passage à une finesse de gravure supérieure est une bonne chose puisqu'elle lui permet de mettre plus de Processeurs sur une seule galette, la taille physique du cœur de ses derniers étant moindre. Cela se traduit inévitablement par des volumes plus importants à la production. Ainsi Intel annonce que le cœur de ses puces en 45 nm mesure 107 mm² contre 143 mm² pour ces anciennes puces Core 2 en 65 nm alors même que la taille du cache augmente ainsi que le nombre de transistors.


Bien sûr le passage d'une finesse de gravure à l'autre ne se fait pas en claquant des doigts et la précédente transition chez Intel s'est opérée dans la douleur. Souvenez-vous, lorsqu'Intel est passé du 90 nm au 65 nm, cela nous a donné le Prescott, un processeur tout simplement catastrophique. Chauffant largement plus que son équivalent en 90 nm, le processeur se payait le luxe d'être moins performant à fréquence égale alors qu'Intel a eu les pires difficultés à assurer le démarrage de sa production sur le procédé 65 nm, entraînant de fait des problèmes de disponibilité. Difficile à mettre en œuvre, le procédé 65 nm est aujourd'hui totalement maîtrisé par Intel alors que son concurrent AMD a visiblement le plus grand mal à effectuer cette transition. Rappelons effectivement que si Intel passe au 45 nm, AMD en est toujours à essayer de faire migrer convenablement ses lignes de fabrication en 65 nm, chose qui à ce jour semble encore poser problème.


Ce petit rappel historique n'est pas tout à fait inutile puisqu'il montre à quel point le passage d'une technologie de fabrication à une autre peut être critique. Techniquement le passage du 65 nm au 45 nm s'est avéré être un vrai défi technologique pour Intel. Emmenés par Mark Bohr, l'un des scientifiques les plus en vus chez Intel, les ingénieurs de la marque ont développé un transistor utilisant de nouveaux matériaux afin de répondre au problème principal qui est la fuite d'électricité entre les transistors. La miniaturisation aidant, certaines parties de l'isolant employées par les transistors ont vu leur épaisseur fondre comme neige au soleil puisque dans certains cas elle ne dépasse pas les cinq couches d'atomes, une épaisseur qu'il est presque impossible de réduire ! D'où la nécessité d'éviter toute fuite de courant électrique. Avec le passage au 45 nm, la couche d'isolant du transistor est maintenant de type high-k alors que l'électrode du même transistor est constituée d'un mélange de métal et d'hafnium (un autre métal dit de transition) en lieu et place du polysilicium utilisé jusqu'alors. Du reste, les nouvelles propriétés de ces transistors leur confèrent de meilleures performances grâce à des changements d'état plus rapides (Intel évoque un gain de l'ordre de 20 %). si ces avancées techniques ont permis à Intel de mettre au point son procédé de fabrication en 45 nm, le fondeur travaille cependant déjà sur la suite avec le passage au 32 nm.