インテル社のパット・ゲルシンガー氏が語る「スーパー・ムーアの法則」と数十億ドルの賭け

2021/10/28 23:582021/10/29 13:15

インテル社のCEOであるパット・ゲルシンガー氏が、同社のイベント「InnovatiON」で基調講演を行った直後に、座談会形式で質疑応答を行う機会を得ました。本稿では、その全文を紹介します。

インテル社のCEOであるパット・ゲルシンガー氏が戻ってきたことで、同社はいくつかの主要技術における長年の停滞から抜け出し、ロードマップに再び火がつきました。ゲルシンガー氏の深いエンジニアリングの専門知識は、同社のDNAを大きく変えるような大規模な計画の策定に役立っており、新しいIDM 2.0モデルを実行する中で、自社でチップを設計・製造するODMから、競合他社も含めて他社のためにチップを設計・製造する、より広大な巨大企業へと変化させています。

そのためにゲルシンガー氏は、かつては考えられなかったことを実行しています。つまり、自社のIPの宝庫を開放して、インテルのコアデザインをベースにしたx86チップを他社向けに生産しているのです。ゲルシンガー氏はラウンドテーブルで、新しいAlder Lakeプロセッサーに搭載されているような、将来のパフォーマンスコア（P-core）やエフィシェンシーコア（E-Core）の設計をライセンス供与することも明らかにしました。

インテルのIDM 2.0計画は、衝撃的なほど野心的な内容ですが、すべては同社のプロセス技術にかかっています。ゲルシンガー氏は、特にゲートオールアラウンド型の新しいトランジスタ設計に移行していく中で、同社が製造上の優位性を取り戻すことは十分に可能だとし、"我々は業界の誰よりも快適に先を行くことができると思います "と述べました。

インテルは現在、今後10年間はムーアの法則を維持するか、それを超えると予測します。また、ゲルシンガー氏は、EMIB技術やFoveros技術で実現した2.5Dや3Dなどの高度なパッケージング技術を用いて、実効的なトランジスタ密度を高める戦略を定量化するために、新たに「スーパー・ムーアの法則」という言葉を作りました。"ムーアの法則"は健在です。基調講演でも申し上げましたが、周期表が尽きるまで、我々はまだ終わっていません」とゲルシンガーは言いました。

インテルはRibbonFETやBack-Side Power Deliveryなどの最先端技術で新しい道を切り開いてきましたが、今度はその代償を払わなければなりません。Intel Foundry Services（IFS）の顧客のために、これらのノードを製造する最先端の工場を新たに建設しなければならないのです。

インテルは、すでに米国内の2つのファブに200億ドルの自己資金を投じて建設を開始しており、欧州でもEUが一部資金を提供して最大1,000億ドルのファブを建設する計画です。しかし、もし業界が不況に陥り、これらの数十億ドルの賭けが、必要のないファブへの支払いになってしまい、その結果、活用されずに利益が出なくなってしまったらどうでしょうか？ゲルシンガーは、そのような事態を避けるために、複数の計画を立てています。それは、生産需要が確保されるまで機器を搭載しないファブシェルを構築することです。

また、ゲルシンガーは、キャパシティオーバーの状況に陥った場合、デスクトップPCやサーバー市場で失ったシェアを取り戻すなど、いくつかの選択肢があると述べました。

このほかにも、ゲルシンガーがマイクロソフトのサティア・ナデラCEOと親密な関係を築き、新しいプロジェクトで緊密に協力し合う「バーチャル・バーティカル」戦略に取り組んでいることなど、興味深い情報がたくさんあります。

以下は、分かりやすくするために編集したものです。

リンレイ・グループのリンレイ・グエナプ：ムーアの法則の話になると、最近はムーアの法則をどのように定義しているのか気になりますね。トランジスタ密度でしょうか？1ドルあたりのトランジスタ数でしょうか？パワー／パフォーマンスなのか、それとも特定のケイデンスなのか。それとも、単に「ある程度の割合でまだ進歩している」というだけでしょうか？

ゲルシンガー：私は、トランジスタが2倍になることを定義します。もちろん、シングルタイルからマルチタイルになるわけですが、公称パッケージサイズのトランジスタ密度を見れば、持続的にトランジスタ数を2倍にすることができるでしょう。信じてほしいのですが、TD（技術開発）チームは、今日私にこのような発言をさせる前に、製品をさまざまな角度から分析しました。

さて、その中をクリックすると、単位シリコン面積あたりのトランジスタ密度が期待できます。リボン型FETへの移行、EUVによるリソグラフィー問題の解決、パワービアによる電力供給問題の解決など、現在はかなり良い曲線を描いています。単位面積当たりのトランジスタ密度は、それだけでは2年で2倍にはなりませんが、今後10年間はかなり良好なカーブを描くものと予想します。

これを2.5Dや3Dパッケージと組み合わせると、「スーパー・ムーアの法則」が成立し、タイルをより小さく製造可能なコンポーネントに分割することが可能になります。EMIBのような技術を使えば、ほぼ効果的にオンダイの相互接続特性でそれらを基本的に結びつけることができます。

また、パワーヴィアを使用することで、オンダイおよびインダイの両方で電力管理を行うことができ、電力が大きな問題となっているにもかかわらず、電力制限に頭を悩ませることがありません。つまり、リソグラフィの飛躍的進歩、電力の飛躍的進歩、新しいトランジスタ構造、そして最も重要なのは2.5Dおよび3Dパッケージ技術の組み合わせです。

PCワールドのマーク・ハッチマン：非常にシンプルでハイレベルな製造に関する質問です。今後10年でムーアの法則に追いつく、あるいは追い越すという発言について。これはインテル独自のものでしょうか、それとも競合他社も追随するとお考えでしょうか。

ゲルシンガー：今日、私はムーアの法則、あるいは "スーパームーアの法則 "を実現するための4つの要素を説明しました。私はEUVと言いましたが、これは業界では当然利用できるものです。しかし、EUVの第2世代であるHigh NAでは、我々は有利になるでしょう。また、RibbonFETは、根本的に新しいトランジスタアーキテクチャです。24年に量産を開始する予定のゲート・オール・アラウンド構造では、他社と比較して当社が優位に立っていると考えています。

また、プレーナートランジスタの設計からストレーナートランジスタのFinFETに至るまで、インテルは常にトランジスターアーキテクチャをリードしてきたと言えます。ですから、RibbonFETでは大きなアドバンテージがあると考えています。Power Viaについては、他に類を見ません。裏面電源供給アーキテクチャとパッケージ技術、Foveros、EMIB、Omni Foverosなど、これらの技術は業界内で他社をはるかにしのぐものであり、基本的に大きく差別化されていると考えています。

これらの技術は、他社よりもはるかに先を行っています。ですから、このアイデアをマルチタイル、マルチチップの2.5Dまたは3Dパッケージングアプローチに結びつければ、10年後にはムーアの法則をはるかに超えることができるでしょう。

私たちは、業界の誰よりも余裕を持って先を行くことができると思います。誰も参加しないというわけではありませんが、残りの10年を考えると、これらの4つの分野で優位性を高めていくことになるでしょう。

IDM 2.0を考える際に私たちが言っているのは、パリティを取り戻し、リーダーシップを獲得し、さらに持続的なリーダーシップを獲得するということです。私たちは、プロセス技術全体で持続的なリーダーシップを発揮するための基盤を構築しています。ムーアの法則は健在です。基調講演でも述べましたが、周期表が尽きるまで、我々はまだ終わっていません。

ポール・アルコーン（Tom's Hardware）：こんにちは、パット。工場の生産能力への投資は、考え得る限り最も資本集約的な作業のひとつであり、数十億ドル規模の大きな賭けは何年も前に行わなければなりません。業界が低迷したときに、過剰な投資をして工場の生産能力が過剰にならないように、インテルはどのような対策をとっているのか教えてください。

ゲルシンガー：素晴らしい質問ですね。1つは、PCの成長、サーバーの成長、ネットワークの成長、グラフィックスの成長など、市場や業界のモデル化を非常に多く行っていることです。それらの多くは、5年間の長期計画である「LRP」に反映されます。私たちは、市場がどこに向かっているのか、誰よりも正確に把握したいと考えています。

しかし、それとは対照的に、私たちはスマートキャピタルと呼ばれるものを適用しています。例えば、私は今、工場のキャパシティを増やしたいと思っていますが、インテルは何年も投資を怠ってきました。これはスマートキャピタルの原則の1つですが、インテルは常にスペアシェルを持っています。[シェルとは、事実上、ツールがインストールされていないファブのことです。]

インテルの最新の20Aファブを例にとると、100億ドル前後の費用がかかりますが、最初の2年間で20億ドル程度の投資を行います。つまり、20億ドルで2年間という時間的なメリットを得て、2年目から3年半後の稼働時に装置を設置するという、かなり資本効率の良い方法なのです。私たちの取り組みの一部は、シェルの構築です。グリーンフィールドのキャパシティを確保することで、シェルを構築し、実際の設備構築のタイミングをより柔軟に選択できるようになります。ひとつは、シェルのキャパシティを増やすことです。

2つ目は、IDM 2.0戦略の一環として、ファウンドリーを一貫して使用することです。それに伴い、外部のファウンドリーパートナーからの調達も4分の1程度になると思います。しかし、社内外のファウンドリーで生産されたタイル（チップ部品）を使用することで、カーブを上下する際に柔軟に対応し、適切に部品を入れたり外したりできるようにします。

3つ目は、政府の投資や顧客の投資に基づいて、これらの拡張機能の一部を資本化することです。ファウンドリーのお客様が、当社のキャパシティである週10,000枚のウェハースタートを望んでいるとしたら、それは1つの工場全体を意味します。そして、プリペイ（前払い）やその他の契約関係を結んで、当社の資本リスクを公平に相殺することになります。これは、TSMCやサムスン、グローバルファウンドリーズが現在行っていることと同じで、彼らのキャパシティを活用するのです。政府にはこの分野への投資意欲がありますので、資本リスクを軽減することができるでしょう。

以上が、スマートキャピタルの3つの要素です。さて、その下に、悲惨なことに「生産能力がありすぎる」ということがあるとします。この先2、3年は想像もつかないことです。でも、実際には少しだけ生産能力が余っている状況だとしましょう。私はどうすればいいのでしょうか？

まず、市場シェアを拡大します。いくつかの分野ではシェアが低下していますが、PCやサーバーなどでシェアを回復するために資本を投入します。生産能力に制約がなければ、シェアを拡大することができます。製品の性能が上がれば、非常に収益性の高い方法でそれを実現することができると信じています。

次に、ファウンドリーのお客様を増やしていきます。私たちはエキサイティングな新ビジネスを展開していますが、現在、すべてのファウンドリー業界は生産能力に大きな制約を受けていますので、ファウンドリーのお客様を増やしていきます。

3つ目は、外部のファウンドリーを利用することで、社内のキャパシティを増やしていくことです。私たちが設定している戦略では、資本効率と資本の柔軟性が非常に高くなっています。最終的には、今お話しした3つの項目はすべて、会社にとって非常に大きな利益を生み出すものです。市場シェアを拡大しても、ファウンドリーのお客様を増やしても、外販から内販に移行しても、より良いマージン構造を実現できます。

このようにして、当社はスマートな資本戦略を展開します。今後2、3年のうちに規模が拡大していけば、当社の地位は飛躍的に向上すると思います。

Timothy Pricket Morgan, The Next Platform：私は新しいAuroraシステムを理解しようとします。オリジナルのマシンはエクサスケールの北側で5億ドルとされていました。それが今では2エクサフロップス、もしくは2エクサフロップスを超えるものになります。第4四半期には、連邦政府のシステムに対して3億ドルの評価損を計上しますね。これは元々の投資の評価損なのでしょうか？アルゴンヌは2エクサスケール・マシンで世紀の取引をしているのでしょうか？パット、これがどのように機能しているのか教えてください。

ゲルシンガー：Auroraの当初のコンセプトでは、プロジェクトのスケジュールや仕様が再定義されていました。オーロラプロジェクトの話を始めた当初の日程は、さまざまな理由でスケジュールを変更してきました。このような変更により、今回発表する評価損が発生しました。基本的には、契約の構造上、あるものを納品した時点で、それに関連する会計規則により、いくつかの評価損が発生することになります。しかし、オーロラの配信を開始すると、来年には製品の歩留まりが向上するため、これらの評価損の一部が取り消される可能性があります。このように、いくつかの問題は、会計処理の方法や契約の構造に起因します。

2対1のExaFLOPについては、マシンの中核であるPonte Vecchioが、当初の契約マイルストーンを上回ります。2エクサフロップスとは何かを計算してみると、1エクサフロップスを快適に超えるために必要なソケット数をオーバービルドしていることがわかります。現在、Ponte Vecchioは、契約に含まれるいくつかのワークロードの性能目標を大幅に上回っており、2エクサフロップスを余裕で超えることができます。1エクサフロップスから2エクサフロップスへと急速に変化していくことは、非常にエキサイティングなことだと思います。

しかし、この分野でもう一つの大きな魅力は、Zettaイニシアチブです。私たちは、ゼッタスケールへの到達を圧倒的に先取りすると言います。そして、Zettaイニシアチブの一環として、プロセッサ、ファブリック、インターコネクト、メモリのアーキテクチャ、アクセラレータのために何をしなければならないか、そのためのソフトウェア・アーキテクチャを提示します。2027年のZettascaleは、私たちの多くの技術を結集した大規模な社内イニシアティブとなります。5年で1000倍というのは、かなり驚異的ですね。

AnandTechのイアン・カットレスです。今年の初め、IDM 2.0イニシアチブの一環として、IBMとのコラボレーションが発表されました。IBMは、この分野で大きな存在であり、製造に関する多くの専門知識を持っていることは明らかです。しかし、パートナーシップについては、年末までに詳細を発表すると約束されました。今日、詳細をお伝えすることは可能でしょうか？

ゲルシンガー：これ以上話すことはありませんので、少しだけ特徴を説明します。これは、年内にもっと多くの情報をお伝えすることになると思います。しかし、基本的にはIBMと提携します。IBMは、私たちのもうひとつのコンポーネント研究のパートナーであり、高度な半導体研究と高度なパッケージング研究を行っています。このような分野でIBMと提携することになりました。また、IBMは製造に関する取り組みや、製品や製品ラインに必要なものについてもパートナーを求めており、RAMP-Cの提案など、多くの提案で協力しています。例えば、RAMP-C提案などです。提案の第一段階が承認され、IBMはこれらの分野で我々と提携することになりました。このように、かなり広範な関係を築いており、年末までにはさらに多くの情報を得ることができると思います。

未知の参加者：パットさんはIDM 2.0とそのコンセプトについて多くを語られていますが、1.0とは何が違うのでしょうか？何がIDM 2.0を流行語の域を超えたものにしているのでしょうか？私は、IDMのファブレスやファブライトのコンセプトは、実際にはほとんど違いのない区別だと思っています。

ゲルシンガー氏：私たちがIDM 2.0について語るとき、3つの足があると考えています。1つ目は、IDM 1.0への回帰、すなわちスケールの大きい設計と製造です。2つ目は、ファウンドリのエコシステムを幅広く活用することです。3つ目は、最も重要なことですが、ファウンドリになって、インテルのファブ、パッケージング、技術ポートフォリオの扉を開き、業界に広く門戸を開いて、インテルのIPを使ってインテルのプラットフォーム上で設計し、x86アーキテクチャーだけでなく、他のすべてのIPブロック、グラフィックス、I/O、メモリーなどを開放することです。

その3つ目の要素が、IDM 2.0をIDM 2.0たらしめているのだと思います。私は社内外でこの言葉を使っていますが、IDMはIFS（Intel Foundry Services）を向上させ、IFSはIDMを向上させるのです。

IDMの例を挙げると、ファウンドリーの顧客は、私が内部設計で生み出した研究開発やIPを活用することができますよね。ファウンドリはそのすべてを作りに行かなければなりません。私は、何百億もの資本、何十億もの研究開発、地球上で最も先進的な部品研究を、ファウンドリーの顧客のために基本的に無料で活用することができます。x86やデザインブロックをファウンドリーの顧客に提供できるというのは、非常に大きな資産です。それと同時に、ファウンドリは私たちにIDMの改善を求めています。私たちは、サードパーティのIPエコシステムやEDAツールベンダーとより積極的に関わっています。

例えば、クアルコム社との関係です。そのため、IFSのお客様との連携やPDKの標準化などにより、IDMをより良いものにします。つまり、IDMとIFSは、私のイメージ通りに軌道に乗れば、お互いに強力に補完し合うことになるのです。

マルコ・キアペッタ（ホットハードウェア社）：クライアント領域での競合他社の動きを見ていると、将来のプラットフォームから最大限の性能と効率を引き出すためには、ソフトウェアやOSとのより緊密な連携が必要なようですね。インテルとマイクロソフトや他のOSプロバイダーとの関係には何か変化があるのでしょうか？また、OSの提供者は、今後のプロセス設計に影響を与えるのでしょうか？

ゲルシンガー：私がコメントして、グレッグにも少し手伝ってもらいます。今の例で言えば、インテル・ブリッジ・テクノロジーで行ったばかりのことです。マイクロソフトのパノス・パナイ氏が来ましたが、彼らは主要なテクノロジーを、現在出荷している標準的なWindowsの一部として採用しています。言っておきますが、マイクロソフトがインテルと組んだのはこれが初めてではありません。しかし、そのような主要な機能を持つようになってから、長い時間が経過しました。

マイクロソフトとインテルは、サティア（ナデラ）と私の関係を再定義しており、それを単純に "バーチャルバーティカル "と呼んでいます。より親密で献身的なパートナーシップによる同じメリットをお互いにもたらし、PCエコシステムを活性化し、活気づけるにはどうすればよいか。ブリッジテクノロジーはその好例で、Androidアプリケーションのエコシステム全体をPC環境に導入しました。これは素晴らしい例であり、このようなことはもっと進んでいます。グレッグ、あなたの考えは？

グレッグ・ラベンダー（インテルCTO兼SVP/GM）：ソフトウェアエンジニアリングの分野では、何百人ものリソースが毎日毎晩マイクロソフトと緊密に連携し、Windowsのコア内部を我々のプラットフォームに最適化する作業を行っています。先ほどお話した、EコアとPコアの機能を実現するために、Windowsのスケジューラーに機械学習のヒューリスティックを提供する機能も共同で開発しました。つまり、私たちは基本的に、WindowsやWindows上のアプリケーションの実行中にリアルタイムで調査し、スレッドを適切なタイミングで最適なコアに割り当てることができるのです。

カットレス：FSの目的のひとつは、インテルの豊富なIPカタログを、ファウンドリのお客様がデザインを基に構築できるようにすることです。ここでお聞きしたいのは、明示されていないだけでほのめかされている、非常に具体的なことです。(a) インテルはx86 IPを顧客に提供するのか、(b) それはISAライセンスなのかコアライセンスなのか、(c) そのIPはインテルでしか製造できないのか、それとも他のファウンドリにも提供できるのか、(d) インテルが最先端の製品に使用しているx86デザインと、IFSの顧客が使用するx86デザインとの間には、かなりのラグがあるのか。

ゲルシンガー：これには多くの要素が含まれていますので、もう少し詳しく説明しましょう。私たちは、x86コアをIntel Foundry Servicesの標準的なIPブロックとして提供することを決定しました。つまり、インテルのプロセスで開発を行う場合、x86コアのバージョンを利用できるようにするということです。コアと言っても、我々が作っているコアに基づいて、標準的な製品ライン用のEコアやPコアがあるので、それらを利用できるようにしています。つまり、EコアやPコアのアレイを、クラウドベンダー向けの独自IPと組み合わせたXeonライクな製品として提供することが考えられるわけです。これは、私がハイブリッドデザインと呼んでいるものの好例ですね。彼らのデザインでもなく、我々のデザインでもなく、それらのパーツを組み合わせるのです。

私たちは今、コアのロードマップを作成しています。どのコアが使えるようになるのか、大きなコア、小さなコア、どれが先か、そのタイミングはどうか、などです。また、x86コアをエコシステムで実現するための作業もかなりの量になります。皆さんもよくご存じのように、Armのエコシステムでは、デザインファブリック全体を合成するためのインターフェース規格やその他の方法を開発しています。現在、私たちはまさにその作業を行っています。IPの世界では、x86のコンストラクトに対してArmのコンストラクトを使用しているものがかなりあります。割り込みモデルやメモリ順序モデルなど、さまざまな違いがありますが、今はそれを調整しているところです。

また、お客様との共同作業により、これらのコアに対するお客様の関心は非常に高いものとなっています。現在、お客様と協力して最初のお客様を選んでいますが、お客様の関心は、組み込み用途からHPC用途まで幅広く、データセンターやクラウドのお客様はそれらの中間に位置しています。このように、さまざまなアプリケーションがありますが、今は詳細を検討しているところです。

私たちは、設計パートナーやお客様のEDA環境やIPの中で製品を動作させることの重要性をはっきりと認識しています。議論を深めるのに役立ちましたか？

カットレス：そのための最後のピースは、自分が使っているものとお客様が使っているものとの間のラグを理解することだと思います。

ゲルシンガー：最小限のラグはあるでしょう。例えば、私の社内のIPチームは、シノプシスのIPチームと同じように活動しています。例えば、EコアやPコアをXeonの設計チームやMeteor Lakeの設計チームなどに提供しています。これらのコアが利用できるようになると、我々は社内のチームと社外のチームがほぼ同時に利用できるようになるでしょう。お客様の設計アプローチが固まってくれば、ご質問に対するより成熟した回答が得られるでしょうが、意味のある遅延はないと考えています。