Intel vs. AMD, a war over mere nanometers

Intel et AMD sont deux rivaux de toujours, engagés dans une lutte pour la suprématie dans les domaines du jeu vidéo et de la productivité ; ces dernières années ont été le théâtre de certaines des batailles les plus serrées que nous ayons vues depuis plus d’une décennie. En 2020, AMD a enfin surpassé les performances mono-thread d’Intel, ravissant pour la première fois depuis de nombreuses générations la couronne du jeu vidéo à l’équipe bleue. L’une des principales raisons de ce succès réside dans le nœud de fabrication amélioré sur lequel reposent ses processeurs Ryzen : le 7 nm, contre le nœud de 14 nm qu’Intel continue d’utiliser après de nombreuses années et itérations.

Intel devrait enfin passer à un nœud de fabrication plus fin pour ses puces destinées aux ordinateurs de bureau en 2021, avec ses puces Alder Lake, ce qui aura sans aucun doute un impact, mais est-ce là toute l'histoire ? Et le 7 nm est-il la seule raison pour laquelle AMD a pris l'avantage ?

Examinons la « guerre des nanomètres » qui fait rage depuis quelques années et voyons quel impact elle a eu sur l'état actuel des processeurs.

Que mesure-t-on en nanomètres ?

Bien qu’il soit généralement utilisé pour décrire la taille du nœud de fabrication et l’architecture sur lesquels repose un processeur, le chiffre exprimé en nanomètres correspond en réalité à la distance entre les transistors au sein d’une puce de processeur. Cette mesure n’est d’ailleurs pas tout à fait exacte, puisqu’elle comporte une certaine marge d’erreur dans un sens comme dans l’autre. D'autres facteurs peuvent également entrer en ligne de compte : certains suggèrent que le procédé 10 nm d'Intel se rapproche davantage du nœud 7 nm de TSMC (utilisé dans les puces AMD), tandis que le nœud de 8 nm de Samsung repose en réalité sur son procédé de 10 nm, mais que des modifications de conception lui permettent d'atteindre des performances proches de celles qu'il aurait si son nœud était réellement de 8 nm.

C'est une méthode de mesure peu précise qui rend difficile l'évaluation exacte de son impact sur les performances réelles, ce qui est finalement le plus important.

En règle générale, plus le nœud de fabrication est petit, plus les transistors peuvent être disposés de manière dense sur la puce d'un processeur, ce qui se traduit au final par une efficacité ou des performances accrues, selon la manière dont le fabricant choisit d'exploiter cette puissance supplémentaire. Habituellement, des nœuds de fabrication plus petits, et donc des transistors plus denses et plus nombreux, sont synonymes de meilleures performances, mais ce n'est pas toujours aussi simple.

La miniaturisation a le vent en poupe, mais ce n'est pas toujours le cas

À l'heure actuelle, les processeurs Comet Lake d'Intel reposent sur un procédé de fabrication en 14 nm, utilisé depuis la génération Skylake de 2015. AMD utilise quant à lui un nœud avancé de 7 nm développé par TSMC, qui s'avère nettement plus rapide à presque tous les égards que les meilleures options d'Intel, offrant davantage de cœurs et de meilleures performances dans les tâches mono-thread et multi-thread, et ce sur toute la gamme de prix.

Cela n’a toutefois pas toujours été le cas. AMD avait utilisé un nœud de 12 nm pour sa génération Ryzen 2000 « Zen+ », qui n’avait pas réussi à rattraper Intel dans la plupart des tâches, bien qu’il s’agisse d’un procédé plus perfectionné. Ses processeurs Zen 2 en 7 nm restaient à la traîne en termes de performances de jeu, même s’ils étaient fabriqués sur un nœud bien plus petit. Ce n’est qu’avec les améliorations architecturales de Zen 3 qu’AMD a enfin ravi la couronne dans le domaine du jeu vidéo, et même dans ce cas, son avance sur les meilleures options d’Intel ne dépasse généralement que de quelques pour cent.

Intel s'est reposé sur ses lauriers pendant de nombreuses années avec ses architectures en 14 nm, mais a conservé son avance et est resté compétitif ces derniers temps, grâce à des améliorations architecturales qui ont permis d'augmenter sans cesse les fréquences d'horloge et d'optimiser les performances thermiques. Bien qu'elle ait désormais pris du retard et qu'elle semble prête à sacrifier les performances multithread au profit d'une reconquête de la couronne dans le domaine du jeu vidéo avec les futurs processeurs Rocket Lake, elle a réussi l'impossible avec son ancien procédé en 14 nm.

Il est toutefois grand temps de passer à autre chose, et c’est pourquoi le futur Alder Lake en 10 nm revêt une telle importance.

Pourquoi Intel a-t-il mis autant de temps ?

À l'origine, Intel prévoyait de commercialiser des processeurs de bureau en 10 nm dès 2015. Puis en 2016, 2017, 2018, et chaque année depuis. Le problème venait du nœud de fabrication en 10 nm que ses usines tentaient de mettre au point. Le rendement constituait un obstacle majeur : Intel n'était tout simplement pas en mesure de produire suffisamment de puces en 10 nm à grande échelle pour que cela soit financièrement viable. L'entreprise a commencé à commercialiser en masse certaines puces en 10 nm avec la gamme Ice Lake en 2019, mais leurs performances étaient loin d'être exceptionnelles.

Les futurs processeurs Rocket Lake adopteront une solution intermédiaire, en adaptant une architecture de 10 nm au procédé de 14 nm afin d’offrir des performances et une efficacité accrues, même s’ils ne dépasseront pas les 8 cœurs. Fin 2021, Alder Lake fera enfin passer les processeurs de bureau d’Intel au 10 nm, abandonnant ainsi le 14 nm et les conceptions Skylake réutilisées pour la première fois depuis cinq ans. Reste à voir si Intel sera en mesure de maintenir une production en série, et même dans ce cas, le moment choisi n’est peut-être pas idéal.

Trop peu, trop tard ?

AMD s'efforce toujours d'augmenter la production en série de ses processeurs Zen 3 afin de répondre à la demande exceptionnelle pour ces puces de nouvelle génération ; on parle donc peu de ses processeurs Zen 4, prévus de longue date. Cependant, lorsque la production commencera à s'accélérer, attendez-vous à en entendre beaucoup parler, car ces processeurs seront basés sur le nœud de fabrication 5 nm de nouvelle génération de TSMC.

Ils feront probablement leur apparition vers la fin de l'année 2021 eux aussi. Juste au moment où Intel tente de susciter l'enthousiasme du public pour la technologie 10 nm.

La comparaison entre ces deux gammes de puces dépendra autant de l'architecture et de technologies innovantes telles que l'Infinity Cache d'AMD que du nœud de fabrication, mais il semble probable qu'AMD conserve son avance en termes de performances avec ces puces de nouvelle génération, compte tenu de son avantage considérable en matière de nœud de fabrication.

Si Intel a véritablement réussi à maîtriser le 10 nm, il faut toutefois s'attendre à ce que l'entreprise réduise la taille des nœuds beaucoup plus rapidement que ce que nous avons observé ces dernières années. AMD conserve un avantage en matière de procédés depuis plusieurs années et devrait le conserver encore quelque temps, mais Intel est un géant endormi qui dispose d'un savoir-faire et de capitaux considérables pour investir dans la R&D. Il va revenir en force, et si l’on se réfère au lancement de Conroe au début des années 2000, nous pourrions assister à quelque chose d’assez exceptionnel de la part de l’équipe bleue dans un avenir proche à moyen terme.

Source de l'image : Fritzchens Fritz/Flickr