四核心處理器

Tolapai和Silverthorne是有趣的一對產(chǎn)品，在某種程度上標(biāo)志著英特爾公司的新航程。這家半導(dǎo)體巨人迄今為止一直都是提供處理器產(chǎn)品;即提供OEM或零售客戶能夠從貨架上購買的芯片。

系統(tǒng)級芯片采用的是完全不同的流片切片。在50,000英尺的水平上，你可以不把SoC視為一個(gè)產(chǎn)品，而是一系列知識產(chǎn)權(quán)構(gòu)建起來的芯片。即半導(dǎo)體設(shè)計(jì)公司要具備了設(shè)計(jì)SoC所需要的一切不同的模塊，包括:處理器、邏輯、RAM、甚至像圖形引擎這樣的輔助功能。

當(dāng)OEM提出需要特定版本的那種芯片時(shí)，會針對它想制造的特殊產(chǎn)品進(jìn)行定制，然后，半導(dǎo)體供應(yīng)商才開始付諸實(shí)施。它把需要的模塊從虛擬架上取出，集成在一起，燒一個(gè)掩膜，然后，把整個(gè)設(shè)計(jì)遞交給代工廠。那就是定制芯片。

這正是英特爾為Tolapai和Silverthorne所設(shè)想的應(yīng)用(英特爾還將為后者提供最新的組成部件)。該設(shè)計(jì)似乎分別針對高和低端應(yīng)用。

英特爾公司于4月在北京舉行了開發(fā)商論壇，下面給出了新聞發(fā)布中對Tolapai的解釋。

在"面向企業(yè)的系統(tǒng)級芯片計(jì)劃"中，英特爾公司高級副總裁Pat Gelsinger揭開了Tolapai計(jì)劃的神秘面紗，這是第一款把若干關(guān)鍵系統(tǒng)元器件集成到單一的、基于英特爾架構(gòu)的處理器之中的企業(yè)級SoC產(chǎn)品家族。與標(biāo)準(zhǔn)的四芯片設(shè)計(jì)相比，2008年上市的Tolapai產(chǎn)品有望把芯片的占位面積縮小45%，功耗降低大約20%，與此同時(shí)，改進(jìn)吞吐量性能和處理器的效率。Tolapai將包含新的英特爾QuickAssist Integrated Accelerator(一體化加速器)技術(shù)。與面向企業(yè)級應(yīng)用的Tolapai相比，Silverthorne-如上所述-將針對UMPC級手持設(shè)備的應(yīng)用。

英特爾公司染指SoC的意義重大，因?yàn)閭鹘y(tǒng)上SoC一直以來常常都把目標(biāo)市場定位于那些沒有足夠的批量的產(chǎn)品，如果針對這種應(yīng)用發(fā)布一款"全尺寸通用型"產(chǎn)品是不劃算的。英特爾一向?qū)Ｗ⒂诖笈可a(chǎn)的產(chǎn)品市場，并且總是堅(jiān)持提供重要的芯片方案。

或許，英特爾公司選擇嘗試SoC意味著它將采取幾分為招徠顧客而虧本銷售商品的策略。也就是說，或許它意味著開始時(shí)以Silverthorne介入U(xiǎn)MPC市場，即使賺錢不多也是令人滿意的，如果它有助于培育那個(gè)市場的話(記住，超級移動個(gè)人電腦市場目前實(shí)際上不存在，此外，英特爾對蜂窩電話芯片市場的全面進(jìn)攻以失敗告終;或許，前車之鑒已經(jīng)讓英特爾獲得靈感，從而改弦易轍)。

如果與這種假設(shè)吻合的話，鎖定高端應(yīng)用的Tolopai怎么樣呢?高端應(yīng)用可能是英特爾最能夠?qū)W習(xí)如何普及應(yīng)用并運(yùn)行其SoC技術(shù)的地方。此外，英特爾可能預(yù)想未來不遠(yuǎn)的某一天占據(jù)領(lǐng)先地位的計(jì)算機(jī)(采用16位、32位或64位處理器)不再是日用品的空間，因此，它想未雨綢繆在SoC上取得飛躍。

英特爾認(rèn)為，超級移動個(gè)人電腦(UMPC)將是下一個(gè)偉大的產(chǎn)品，它稱之為功能裁減型設(shè)備。但是，UMPC真的是具有加強(qiáng)網(wǎng)絡(luò)瀏覽能力的智能或iPhone固醇。"未來幾年內(nèi)，我們將看到這些移動互聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的興起，"Otellini說，"它們現(xiàn)在已經(jīng)上市，但是，還沒有形成規(guī)模。"

英特爾已經(jīng)推出其第一款UMPC級處理器，該芯片被稱為McCaslin。有趣的是，它不是被用于手持瀏覽器中，而是被用于蘋果電視中。針對這些手持瀏覽器應(yīng)用，英特爾確實(shí)投入了一款更為強(qiáng)大的芯片Menlow，預(yù)計(jì)該芯片要到2008年上半年才能準(zhǔn)備就緒。與運(yùn)行于Windows的McCaslin不同，英特爾表示，Menlow將同時(shí)支持Windows和Linux。

在Menlow之后，英特爾計(jì)劃推出更小、更快和功耗更低的處理器。"這對我們來說僅僅是開頭，"英特爾公司負(fù)責(zé)超級移動性組的總經(jīng)理Anand Chandrasekhar說，"我們利用Menlow平臺的基本技術(shù)要素已經(jīng)到位，然后，我們要對其進(jìn)行反復(fù)設(shè)計(jì)，以降低功耗并提高性能。"

45nm芯片制造技術(shù)

這種下一代芯片制造技術(shù)進(jìn)步的競賽中，看來英特爾已經(jīng)比AMD領(lǐng)先至少一年(45與芯片蝕刻的特征尺寸有關(guān))。AMD可能要到2008年底才能推出45nm的處理器。

在春季分析師活動中，英特爾公司的工藝和制造組的總經(jīng)理Robert Baker說，英特爾公司的四家工廠已經(jīng)在45nm芯片制造方面準(zhǔn)備就緒。

"Penryn及其第一代45nm產(chǎn)品將在今年下半年推出，"Otellini說，"Nehalem-下一代微架構(gòu)-將于2008年以45nm工藝推出。在09年我們要保持推出新芯片的節(jié)湊，開始部署32nm芯片，實(shí)質(zhì)上就是Nehalem的縮微版。在2010年，我們將推出稱為Sandy Bridge的新型微架構(gòu)。"

在基于45nm工藝的芯片上設(shè)計(jì)較少的功能，其固有的好處在于低功耗工作。此外，縮小裸片的尺寸容許英特爾把更多的功能添加到芯片上，Baker解釋說。例如，有了Penryn，英特爾就可以利用額外的空間來提高高速緩沖存儲器的容量，并增加新的指令，從而使處理器更精于處理視頻和多媒體。

對于英特爾的芯片設(shè)計(jì)工程師來說，并不是不熱衷于集成更多的功能。正如Baker解釋說，在利用附加的空間來增加更多的功能和降低成本的要求之間存在著壓力;后者要求不增加新的功能，而是利用未用空間使晶圓上能夠制造出更多的芯片，從而提高產(chǎn)量。

幾年來，向著更小特征尺寸前進(jìn)的步伐一直沒有受到阻礙，但是，在向45nm轉(zhuǎn)移的過程中并不能享用已經(jīng)取得的成就。確切地說，像英特爾和IBM這樣的公司近年來一直謀求從實(shí)際和基礎(chǔ)物理學(xué)兩個(gè)方面突破硅的極限，因?yàn)樵谝恍┙M件只有幾個(gè)元件大的地方，片上元件更接近于那些組件的尺寸。最大的問題一直是被稱為"泄漏"的問題，表現(xiàn)在電流并沒有維持在它被期望的數(shù)值。

那就導(dǎo)致人們尋求新型的材料。英特爾認(rèn)為，在稱為高K金屬新材料領(lǐng)域它已經(jīng)取得了巨大突破，從而取代了過去30年一直使用的多晶硅。"這是在材料領(lǐng)域的根本變革，"Baker說。

將利用由采用45nm工藝獲得的額外空間，開始把圖形處理集成到處理器本身當(dāng)中。有趣的是，那正是英特爾公司內(nèi)部一些芯片設(shè)計(jì)工程師早在上世紀(jì)90年代就強(qiáng)烈要求公司做的事情，據(jù)報(bào)道，當(dāng)時(shí)那種行動方向被否決了，因?yàn)橛⑻貭柕臉I(yè)務(wù)優(yōu)勢更多地在于把非CPU的功能放在輔助芯片組上，從而可以分開銷售。

45nm工藝也將被用于構(gòu)建具有8核以上的處理器，其中，一款名為Larrabe的設(shè)計(jì)已經(jīng)在畫電路板。根據(jù)Otellini透露，Larrabe將"滿足非常非常高性能的圖形和高性能計(jì)算需求。"

具有8核以上處理器的服務(wù)器平臺

英特爾公司正在全力以赴地抗擊AMD公司即將發(fā)布的四核服務(wù)器芯片-Barcelona-的挑戰(zhàn)。AMD把它定位為業(yè)內(nèi)第一款"原創(chuàng)"四核芯片，意味著其設(shè)計(jì)是從頭開始把四顆處理器集成到單片硅之上。相比之下，AMD指出，英特爾公司現(xiàn)有的四核芯片把兩顆雙核器件塞入單一封裝之中。英特爾公司的首席執(zhí)行官Otellini為此作出了著名的雄辯，"我認(rèn)為，如果你認(rèn)為人們會在乎封裝的話，你將錯(cuò)失市場機(jī)會。"

目前，英特爾公司在四核競爭中的領(lǐng)先地位正結(jié)出碩果。在春季的分析師會議上，Otellini表示，四核Xeons正被爭相搶購，特別是在針對雙核處理器的著名的DP配置中。這種"DP"指的是不由芯片的內(nèi)部配置，而是由服務(wù)器的若干插座配置。所以，如果在服務(wù)器主板上存在兩個(gè)插座，并且每一個(gè)插座安裝一顆四核處理器的話，最終結(jié)果是構(gòu)成一臺非常強(qiáng)大的8核服務(wù)器。

"今年第一季度，我們的四核版本的DP服務(wù)器完全擊敗了競爭對手的DP產(chǎn)品線，"Otellini說，"在我們的DP出貨中，四核版本的服務(wù)器的百分比持續(xù)增長，為什么?對于服務(wù)器部署來說，四核DP是甜蜜點(diǎn)。就把它視為一種非常有成本效益的8核機(jī)器:兩個(gè)處理器，每一個(gè)上面有四顆處理器。"

對于英特爾公司來說，該術(shù)語模棱兩可:核(Core)的第一個(gè)字母是"c"，指的是為英特爾最新的處理器提供處理能力的微架構(gòu);小寫字母的核(core)在英特爾也大行其道，因?yàn)殡p核與四核處理器組成了英特爾公司最有利可圖的芯片。

英特爾已經(jīng)推出了若干四核臺式機(jī)芯片，作為其雙核Quad和Extreme家族的組成部分。在服務(wù)器領(lǐng)域，英特爾將在其低電壓3500和7300系列中交付使用不少于具有9個(gè)四核處理器的Xeons。

在春節(jié)分析師活動中，英特爾強(qiáng)調(diào)，其核(Core)架構(gòu)整體上包括雙核及四核芯片，超過它專門做的四核。英特爾公司首席執(zhí)行官Paul Otellini說:"我們將逐漸推廣應(yīng)用我們的核微架構(gòu)，在所有市場領(lǐng)域，自頂向下分別是單核、雙核與四核。"

在于具有稱之為"寬動態(tài)執(zhí)行"的功能。更為重要的是，其工作功耗比為奔騰4提供處理能力的Netburst架構(gòu)要低。"我們期望到今年底自頂向下百分之百地采用核微架構(gòu)，"Otellini說，"今年全年，我們正以非?？斓乃俣热〈械漠a(chǎn)品，甚至以核微架構(gòu)的變種滲透到奔騰處理器和賽揚(yáng)處理器的領(lǐng)域。這就賦予我們在每一個(gè)領(lǐng)域的性能領(lǐng)先地位，并賦予我們高度的成本優(yōu)勢。"

然而，顯然四核對于英特爾的前進(jìn)來說將越來越重要。在2007年下半年隨時(shí)可能發(fā)布兩款采用英特爾最新45nm芯片技術(shù)的新型四核處理器:用于臺式機(jī)的Yorkfield和用于服務(wù)器的Harpertown。

Exynos 4412處理器是三星2012年初正式推出的首款四核移動處理器。這款新Exynos Cortex-A9 四核處理器，擁有32nm HKMG(高K金屬柵極技術(shù))制程，支持雙通道LPDDR2 1066。新的32nm HKMG技術(shù)可以幫助降低功耗，和其前代處理器相比會減低20% 的功耗。三星Exynos 4412四核處理器集成Mali-400MP圖形處理器，但三星公司已將這顆圖形處理器主頻由此前的266MHz提升至400MHz，會比現(xiàn)有的雙核機(jī)型整體性能提升60%，圖像處理提升 50%。