Eher ungewollt hat Intel im Rahmen des Intel Developer Forum Fall 2006 detaillierte Informationen über die Fertigungskosten und Yield-Raten seiner Quad-Core-Prozessoren bekanntgegeben – Informationen, die eigentlich einer strengen Geheimhaltung unterliegen.
Doch der Reihe nach: Bereits im November 2006 möchte Intel erste Quad-Core-Prozessoren für den Workstation- und High-End-Desktop-Markt vorstellen. Bei beiden Prozessoren, dem Clovertown für den Sockel 771 (Xeon 5300-Serie) und dem Kentsfield für den Sockel 775 (Core 2 Extreme QX6700), hat sich Intel dafür entschieden, die vier Prozessorkerne nicht in einem, sondern mittels zwei getrennter Chips zu realisieren. Der Vorteil dieser Lösung mit Multi-Chip-Package (MCP) gegenüber der Variante mit einem monolithischen Chip (Single-Chip Package, SCP) sind dabei die Herstellungskosten. Intel rechnet beide Varianten beispielhaft vor. Die Single-Chip-Lösung wurde dabei simuliert.
Das Ergebnis: Beim aktuellen Stand der 65nm-Fertigungstechnologie erhält Intel pro 300mm-Wafer insgesamt 320 funktionsfähige Woodcrest/Conroe-Kerne, mit denen sich wiederum 160 Quad-Core-Prozessoren herstellen lassen. Bei einem monolithischen Quad-Core wären dagegen nur 130 Chips funktionsfähig, da die Ausbeute (Yield-Rate) mit der Größe des Chips exponentiell abnimmt.
| Clovertown | Multi-Chip- Package |
Gedachter Monolithic-Die |
|---|---|---|
| Die | $29,37 | $36,13 |
| Package | $21,02 | $21,02 |
| Assembly | $1,39 | $1,39 |
| Test | $3,62 | $3,62 |
| Verschnitt | $7,62 | $8,56 |
| Yield-Rate-Verlust | $8,08 | $9,14 |
| Gesamtkosten | $71,10 | $79,85 |
Unterm Strich kommt Intel die für Clovertown und Kentsfield gewählte Multi-Chip-Lösung aus zwei Woodcrest/Conroe-Kernen beim aktuellen Stand der Fertigungstechnologie pro Quad-Core-Prozessor ca. 9 US-Dollar (ca. 12 Prozent) günstiger. Offenbar ohne Berücksichtigung der Entwicklungskosten für Chip, Bau und Unterhaltung des Halbleiterwerks sowie Vertrieb und Marketing, beläuft sich der materielle Wert des Prozessors auf 71,10 US-Dollar.
- Warum ist der Die des Quad-Core teurer als zwei Dual-Core-Chips? Da Intel die Nachteile wie Verschnitt und Yield-Raten-Verlust erst nachträglich auf die Herstellungskosten aufschlägt, sollte der reine Quad-Core-Die eigentlich günstiger sein, da er kleiner ist. Ein Beispiel: Der Single-Die-Dual-Core-Prozessor „Smithfield“ hat eine Chipfläche von 206 mm², zwei Prescott-Kerne wären mit 2x112 mm² größer.
- Woodcrest hat eine Die-Größe von 143mm². Idealisiert ergibt das bei einer quadratischen Chip-Form (die Woodcrest real nicht hat) eine Kantenlänge von 11,96 mm. Mit der Formel n = pi * (Waferdurchmesser/2 - Chipkantenlänge/2)² lässt sich angenähert unter Brücksichtigung von Verschnitt die theoretische Anzahl an Chips pro Wafern errechnen. Bei den aktuellen 300 mm-Wafern wären demnach 418 vollständige Chips möglich. Bei 320 funktionsfähigen Chips, entspricht das einer Ausbeute (Yield-Rate) von 76,4 Prozent. (Verlässliche Aussagen wären mit einem vollständigen Wafer-Bild mit Woodcrest/Conroe-Dies möglich.
- Bei dieser Yield-Rate lässt sich die Defektdichte bei Intel abschätzen: Yield-Rate = e^-Chipfläche*Defektdichte. Sie müsste demnach sehr gute 0,0188 Defekte je cm² betragen.
- Wenn Intel die Kosten für jeden, durch die Yield-Rate verlorenen Chip auf den Endpreis draufschlägt (Yield-Rate-Verlust), kann die Fehlerrate auch anders abgeschätzt werden: 1-(Yield-Raten-Verlust/Die-Kosten). Demnach 72,5 Prozent Yield-Rate. Gegen diese Rechnung spricht jedoch der Monolitische-Chip. Dieser würde dabei auf unrealistische (weil bessere) 74,7 Prozent kommen. Intels Rechnung ist hier nicht ganz klar.
