Intel Core i7-3770K et i5-3570K : Ivy Bridge 22nm en test

22 nm

L'arrivée de ce nouveau procédé est donc la première grande nouveauté de ces processeurs Ivy Bridge. Comme à son habitude, Intel est le premier à lancer commercialement des puces fabriquées dans cette nouvelle finesse de gravure. L'intérêt de réduire cette finesse étant d'améliorer ce que l'on appelle les "performances" des transistors.


Les transistors peuvent être assimilés pour rappel à des interrupteurs. L'équivalent du bouton est la porte (Gate) et à la place de notre doigt pour appuyer dessus, c'est une tension qui est appliquée sur la gate et qui va laisser passer, ou non, le courant à l'intérieur du transistor. Sur le schéma ci-dessus, on peut voir tracé la tension qui passe dans le canal (le courant que laisse passer le transistor, à l'image du courant qui ira allumer votre ampoule) en fonction de la tension appliquée à la porte. En bas à gauche, le transistor est éteint et en haut à droite allumé.


Quand l'on parle de performances d'un transistor, on parle en pratique de la quantité de tension nécessaire à appliquer pour le faire changer d'état (non actif/actif). Dans le cas du 22nm d'Intel, schématisé ici en bleu, cela se traduit sur la courbe par une pente plus raide. De là, plusieurs possibilités sont offertes aux ingénieurs. Sur la ligne de droite, on ne touche pas à la quantité de tension nécessaire au niveau de la gate pour activer le transistor. Dans ce cas, on réduit la tension résiduelle dans le channel, ce que l'on appelle les courants de fuite, quelque chose de particulièrement important à réduire quand l'on veut proposer des processeurs mobiles.

A l'inverse à gauche, on peut décider de conserver la même quantité de courant de fuite que précédemment. Résultat, c'est la tension nécessaire à l'activation dans la gate qui réduit. On réduit donc la tension nécessaire pour alimenter les transistors, et l'on diminue le temps d'activation (le transistor est plus rapide). A chaque nouveau procédé de fabrication, les ingénieurs doivent donc décider de balancer, en fonction de leurs besoins, la question de la performance des transistors avec celle des courants de fuite.

Tri-Gate

La nouveauté principale du 22nm d'Intel ne tient cependant pas uniquement à la finesse de gravure, mais également à la forme même des transistors. Intel innove assez radicalement en étant le premier à lancer des processeurs utilisant des transistors dont la porte n'est plus construite sur un plan, mais dans l'espace, entourant un canal surélevé.


On parle alors de technologie FinFET, ou dans la nomenclature Intel, de Tri-Gate. Notez que plusieurs ailettes (Fins) peuvent être cumulées pour améliorer les performances des transistors.


Intel évoque ici un exemple des gains qui peuvent être obtenus par le Tri-Gate et qui caractérise ce type de transistors. En effet dans ce graphique qui indique le temps d'activation en fonction de la tension appliquée à la porte (plus la valeur est basse et plus le transistor est rapide), on notera un gain massif à basse tension, ce qui sous entend la possibilité de créer des puces fonctionnant à des fréquences élevées tout en maintenant une tension faible. Dans un processeur de bureau, cela peut indiquer une bonne propension à l'undervolting.

Bien entendu, les caractéristiques d'un transistor seul ne sont qu'une petite partie de l'équation. La variabilité du process de fabrication joue pour beaucoup et nous vérifierons en pratique si les gains annoncés se traduisent sur l'undervolting, l'overclocking ou la consommation.