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1、每年 2 月份的国际固态电路会议(ISSCC,International Solid-State Circuits Conference)是半导体未来技术发展展示和比拼的舞台。在今年的 ISSCC 上,英特尔披露了 其从最新低功耗 IA 架构的 Silverthorne 处理器到四核安腾处理器的技术细节,显示出芯片 巨人在迥然不同的市场上不断扩展的雄心。就像两个极端,超过 20 亿个晶体管的新四核安腾处理器 Tukwilla 和 Die 面积仅为 25mm2 的低功耗 IA处理器 Silverthorne 戏剧性地同时出现在了一年一度的 ISSCC 大会。Tukwilla:迈进高端 在今年的
2、ISSCC 上,英特尔展示了世界上第一款超过 20 亿个晶体管的单芯片处理器芯片 Tukwilla,这是目前英特尔高端安腾处理器的最新四核版本,预计将于今年下半年面世。英特尔还披露了 Tukwilla 安腾处理器的技术细节。新的处理器采用最高主频为 2GHz 内 核的四核设计,支持多线程(全部打开后同时支持 8 个线程),片上缓存从目前 9100 系列双 核安腾处理器的 24MB 提高到了 30MB 另一方面,新处理器在互联架构方面将有革命性的变化,会采用英特尔新型的 QuickPath 点对点串行互联技术,并且集成了双内存控制器,从而将芯片互联带宽和内存带宽分别提升 9 倍和 6 倍。新型的
3、互联技术、内存控制器内置、片上缓存的加大对性能增长带来了显著的影响,但 也使芯片尺寸增大到 700mm2 据英特尔官方公布的数据,Tukwilla 性能比比上一代 9100 安 腾处理器提高了 1 倍,但功耗仅提升了 25%。由于 Tukwilla 处理器并没有采用英特尔最新的 45nm 工艺,而是基于原有的 65nm 工艺,因此这一性能数据的取得显得尤为重要,这意味着在英特尔采用更先进的制造工艺之前已经 成功地控制住了功耗。英特尔预计直到 2010 年才会推出下一代的安腾处理器 Poulson。预计将跳过 45nm 工艺 而直接采用 32nm 制程,届时配合金属栅极 CMOS 技术和高-k栅
4、介质材料,为安腾未来性能功 耗比的增加提供了更大的空间。Silverthorne:低功耗王者归来 如果说 Tukwilla 仅仅是体现了英特尔长期以来在高端服务器处理器领域的持续进展,在 ISSCC 上展出的低功耗 Silverthorne 处理器则反映出英特尔对快速增长的移动设备市场所寄 予的无限热望。该公司 CEO 欧德宁在日前公开演讲中曾经表示英特尔将力图占领高端手机和 移动设备市场 10%-20%勺份额。据英特尔公布的资料,Silverthorne 的功耗将介于 0.6W 2W(TDP 之间。尽管该数值 与英特尔前年出售的 XScale 手持芯片相比并不算低,但其可能超过 2GHz 的
5、运行频率表明 Silverthorne 处理器更看重性能市场,即其初期目标市场主要集中于 5 7 英寸屏幕的 MID 领域。与英特尔之前出售的基于 XScale 内核的 PXA 处理器不同,Silverthorne 是一款彻底的 IA 处理器,采用 16 级流水线,顺序指令执行,内含超过 4700 万个晶体管,全面兼容酷睿 2 的指令体系结构。Silverthorne 仅采用了单核设计,不过支持 HT 技术。尽管顺序指令执行 在性能方面可能会弱于英特尔以往处理器的乱续执行设计,但 HT 技术能够弥补其部分弱点,并且在功耗方面会有更好的表现。预计 Silverthorne 处理器将在今年第二季度
6、逐渐装备到移动互联网设备中。而在今年年 初的 CES上,BenQ 和三星已经展示了采用 Silverthorne 处理器的 MID 产品。与 2006 年的超低电压版 Dothan 处理器相比,Silverthorne 的功耗降低了 10 倍。不过,第一代的 Silverthorne 处理器依然还不是完全的 SoG 它将配合 Paulsbo 芯片组共同组成 2008 年 UMPC 和 MID 的 Men low 平台。尽管英特尔并未更详细地披露 Silverthorne 处理器的未来技术特性,但整合度的提高和 功耗的降低是显而易见的方向。预计于明年上市的 Menlow 换代平台 Moorest
7、own 让这种猜想具备了一定的基础。Moorestown预计将中央处理器、图形和视频处理器、内存控制器整合到一颗芯片(SoC),尺 寸更小,功耗也将更低,处理器核心也将引入双核设计。由于实现了 SoC,预计 Moorestow n设备的典型续航时间将接近 24 小时,比 Men low 设备 的 6 10 小时有大幅度提高。更先进的低功耗技术的采用使 Moorestown 的空闲功耗比 Menlow 降低 10 倍。值得关注的是,由于采用了 45nm 工艺,Silverthorne 处理器的 Die 面积仅为 25mm2 一 个 300mm 晶圆上可以切割大约 2500 个 Silvertho
8、rne 处理器,大约是目前英特尔典型处理器 大小的 1/7 左右,这就意味着生产 Silverthorne 仅占用较少的资源,在价格方面也有潜力保 持较高竞争力。已经有消息说,下一代的 iPhone 将很可能采用 Silverthorne 处理器。尽管对于熟悉英特尔移动处理器的人来说,Silverthorne 在架构和参数的很多方面都很 面熟,但这款号称 17 年来英特尔最小的 X86 处理器依然让人嗅出了强烈的竞争意味。iPhone 所处的智能手机市场从 2007 年的 1 亿部将增长到 2010 年的 4 亿部。如果考虑到每年超过 10 亿台的整个手机市场,就更是一个潜力巨大的领域。相变内
9、存:新的尝试 相变内存(Phase-Change Memory,PCM与现在的闪存 Flash 和随机访问内存(RAM 相 比最大的不同是其并不使用电荷,而是基于改变一种硫属化合物材料的状态来存储数据。闪存可以断电存储数据,不过多次写入后可靠性会降低,而且其工作原理很难保证在 架构的处理器到四核安腾处理器的技术细节显示出芯片巨人在迥然不同的市场上不断扩展的雄心就像两个极端超过亿个晶体管的新四核安腾处理器和面积仅为的低功耗处理器戏剧性地同时出现在了一年一度的大会迈进高端在今年的本预计将于今年下半年面世英特尔还披露了安腾处理器的技术细节新的处理器采用最高主频为内核的四核设计支持多程全部打开后同时支
10、持个程片上缓存从目前系列双核安腾处理器的提高到了另一方面新处理器在互联架构方面将有分别提升倍和倍新型的互联技术内存控制器内置片上缓存的加大对性能增长带来了显著的影响但也使芯片尺寸增大到据英特尔官方公布的数据性能比比上一代安腾处理器提高了倍但功耗仅提升了由于处理器并没有采用英特尔最新的45nm 工艺以后依然能够保持其非易失性特性;内存(RAM 虽然是易失性的(断电不能保存 数据,但处理速度比 Flash 要快(高三个数量级,相变内存则兼具了两者的优点。是目前 业内认为未来最有希望替代闪存的技术之一。不过,现阶段 PCM 还不能达到与闪存竞争的程度。主要是在单元尺寸和价格方面还存在 一定的差距。正
11、是由于 PCM 具有的广阔前景,去年英特尔公司、意法半导体和 FranciscoPartners 公 司合资成立名为 Numo nyx 的半导体公司,合作研发、制造 PCM 技术和产品。在 2008 年的 ISSCC 上,英特尔展示了与意法半导体合作研发 PCM 技术方面取得的新突破:世界上首个采用 PCM 技术的多层单元(MLC 设备,将传统的 PCM 犬态从“结晶态”和“非晶 态”双态扩展到了 4 种状态,相当于提高了 1 倍的存储密度。为提高 PCM 技术的商用化水平 迈出了重要的一步。链接 技术和应用融合时代:集成和低功耗成关键词 在 2008 年 ISSCC 大会上,英特尔除了公布
12、Tukwilla 和 Silverthorne 处理器的技术细节 以外,还发表了 14 篇论文,内容涵盖了半导体制程工艺(1 篇、万亿级计算(4 篇、无线 通信技术(4 篇 和存储技术(5 篇。这些论文大多涉及非常基础的技术问题,但从中可以看出研究的系统性和交叉性正在增 强。如关于万亿级计算就覆盖了 I/O 性能增益、高可靠性、低功耗、堆叠等众多技术领域,又如无线通信技术也涉及多无线集成、提高功率效能和可重构技术等多方面。在众多的技术课题中,研究目标大多围绕提高集成度、降低功耗或者致力于提高功率效 率,这反映了在技术和应用融合时代,提高器件集成度和控制功耗成为芯片研究的重点和核 心课题。架构的
13、处理器到四核安腾处理器的技术细节显示出芯片巨人在迥然不同的市场上不断扩展的雄心就像两个极端超过亿个晶体管的新四核安腾处理器和面积仅为的低功耗处理器戏剧性地同时出现在了一年一度的大会迈进高端在今年的本预计将于今年下半年面世英特尔还披露了安腾处理器的技术细节新的处理器采用最高主频为内核的四核设计支持多程全部打开后同时支持个程片上缓存从目前系列双核安腾处理器的提高到了另一方面新处理器在互联架构方面将有分别提升倍和倍新型的互联技术内存控制器内置片上缓存的加大对性能增长带来了显著的影响但也使芯片尺寸增大到据英特尔官方公布的数据性能比比上一代安腾处理器提高了倍但功耗仅提升了由于处理器并没有采用英特尔最新的