Перспективы развития процессоров: 45нм

10 января 2008, четверг 23:59
для раздела Блоги
Перспективы развития процессоров Intel: 45нм

Развитие технологий и применение новых материалов делает процессоры быстрее и экономичнее. В будущем Intel даже предполагает отказаться от свинца.



«Это самый значительный прорыв в микропроцессорных технологиях за последние 40 лет», — Гордон Мур не скупился на слова, говоря о 45-нанометровых чипах Intel, уже готовых к производству. Меняются сами основы технологии производства процессоров. Новые материалы должны помочь избежать проблем, возникающих при уменьшении размеров CPU, таких как увеличение энергопотребления и нагрева. Intel усердно готовит мир к 45-нанометровой революции. Новые чипсеты Intel P35 и X38, Nvidia 780i уже поддерживают процессоры, произведенные по новой технологии, однако сами CPU в продаже пока отсутствуют.

AMD, как и остальные производители чипов — Fujitsu, IBM, Sony, — не спешит внедрять новую перспективную технологию, так как AMD заявила, что новые технологии будет внедрять по необходимости.

Миниатюризация: элемент транзистора толщиной в пять атомов.

Чтобы соответствовать закону Мура, производители чипов используют все более изощренные технологии. Они совершенствуют внутреннюю архитектуру и постоянно уменьшают размеры транзисторов. Маленькие транзисторы за счет уменьшения размера затвора переключаются и работают быстрее, и довольствуются более низким напряжением. К тому же снижается расход материалов, и производство становится дешевле. Однако миниатюризация транзисторов при текущих материалах уже подошла вплотную к своим физическим пределам, хотя небольшой запас в дальнейшем развитии ещё есть. Размер атома кремния составляет 0,24 нм; толщина слоя диэлектрика затвора внутри сегодняшнего транзистора — всего 1,2 нм, то есть пять атомных диаметров. Из-за этого возникают такие неприятные эффекты, как рост токов утечки и повышение энергопотребления. Для того чтобы сделать транзисторы еще меньше, необходим новый диэлектрик.

High-k/metal-gate: новые материалы экономят энергию



Между затвором и кремниевым каналом транзистора находится изолирующий слой, который не дает напряжению на затворе «вступать в конфликт» с напряжением в канале, имеющим противоположную полярность. Скорость работы транзистора зависит от его емкости, увеличив которую можно уменьшить толщину диэлектрика. До сих пор диэлектрик изготавливался из диоксида кремния. При 65-нм процессе его слой настолько тонок, что уже не может полностью сохранять свои изолирующие свойства, и между затвором и каналом возникают токи утечки. Чтобы использовать SiO2 в 45-нм транзисторах, пришлось бы сильно повысить разность напряжений между затвором и каналом, а это привело бы к значительному росту энергопотребления.



Поэтому для 45-нм процесса Intel заменит диоксид кремния на вещества high-k. Буква «k» (греческая «каппа») в названии материала обозначает диэлектрическую проницаемость, от которой зависит способность материала накапливать электрический заряд. Материалы с большей диэлектрической проницаемостью обеспечивают более сильное поле и позволяют уменьшить толщину изолирующего слоя, не меняя при этом свойств транзистора. Как Intel, так и AMD делают ставку на использование в качестве диэлектрика затвора гафния. Его использование позволяет уменьшить ток утечки в пять раз, а общее энергопотребление процессора, по данным Intel, снижается на 30%. При этом для изготовления затвора транзистора вместо обычного поликристаллического кремния применяется некий металл, название которого AMD и Intel хранят в тайне. В любом случае новая пара материалов сокращает время переключения транзисторов более чем на 20%, повышая суммарную производительность. Чтобы сделать своим рекламным девизом заботу об окружающей среде, Intel планирует при производстве процессоров отказаться от применения свинца.

Лидер 45-нм процесса:



Процессоры Intel уже на старте, очередь за AMD. В гонке за новым 45-нм процессором однозначно лидирует Intel. Первые работающие 45-нанометровые чипы (SRAM) были представлены еще 20 месяцев назад, а в начале 2007 года корпорация представила на крупнейших выставках ПК и ноутбуки, оснащенные новыми процессорами. Модели последнего поколения производства Intel с кодовым названием Penryn появятся на рынке, по-видимому, уже очень скоро. Благодаря применению новой технологии двуядерный процессор Wolfdale может иметь тактовую частоту, близкую к 4 ГГц.
Уже более месяца можно приобрести экстремальную версию 45-нм процессоров Intel - Core QX9650. А несколько дней назад официально были анонсированные двухядерные процессоры Wolfdale серии Е8ххх.

Wolfdale и Yorkfield – представители нового поколения Penryn.

Intel представила новое семейство процессоров под названием Penryn, которое состоит из 4-х ядерного Yorkfield и 2х-ядерного Wolfdale. Intel, понимая своё превосходство над AMD, не спешит представлять нам новую архитектуру. Penryn можно сказать – это разогнанная архитектура Core. Давайте же рассмотрим нововведения, вошедшие в новое поколение процессоров Intel.

Новый набор инструкций


Компания Intel уже давно является законодательницей мод в области расширения набора инструкций. Новое расширение имеет наименование SSE4.1Сам набор потоковых команд SSE4.1 включает 47 новых инструкций, которые значительно облегчают жизнь программистам при разработке программного обеспечения связанного с обработкой потоковой информации. Это могут быть задачи видео и аудио кодирования, научные задачи и трехмерная графика.

Новый кеш

Максимальный объём разделяемого между двумя ядрами L2-кеша увеличили до 6 МБ (ранее максимум был равен 4 МБ). Соответственно увеличилось и количество каналов ассоциативности — с 16 до 24 (легко заметить, что 6/4=24/16). Теоретически, это может увеличить скорость работы программ, активно сканирующих большие области памяти, например, всевозможных кодеков и архиваторов. Больший объем кеша L2 положительно повлияет на скорость работы ПО, производительность которого зависит от этого фактора. Однако кеш L2 у Penryn стал несколько медленнее, чем у Conroe. Впрочем, инженеры Intel отчасти компенсировали этот недостаток функцией Split Load Cache Enhancement. Цель этого нововведения заключается в ускорении выборки из кэш-памяти неправильно выровненных данных, части которых могли бы быть помещены в одной строке, но попали в разные строки кэша. Новая функция пытается предугадать такие данные и сделать их выборку из кэша столь же быстрой, как если бы они лежали в одной строке. В теории, это усовершенствование может ускорить работу приложений, работа которых связана со сканированием трактов данных.

Тактовая частота

За счёт внедрения нового техпроцесса Intel удалось снизить тепловыделение и улучшить температурный режим, в связи с чем, думаю в скором будущем Intel всё-таки покорит рубеж в 4 ГГц, но это уже не будет вызывать такое удивление у общественности, как прежде. Уже на данном этапе, новые процессоры удалось разгонять до частот свыше 6ГГц под жидким азотом, что говорит о хорошем разгонном потенциале. Можно предположить, что разгон на воздушном охлаждении составит порядка 4,5ГГц, о чём на процессорах Conroe можно было только мечтать.

Выводы.

Новые процессоры от Intel получились достаточно удачными. Основная масса пользователей с нетерпением ждёт двуядерные Wolfdale, а энтузиасты-оверклокеры и заядлые геймеры – четырёхядерные Yorkfield, с целью получения максимальной производительности в тестовых приложениях и играх. Ну что ж, Intel сделала очередной шаг в процессоростроении, теперь ждём ответ от AMD.

Первоисточник статьи вы можете найти здесь: http://total-oc.com/hardware-news.php?id=71

Ваши пожелания и комментарии можете оставлять здесь: http://forums.overclockers.ru/viewtopic.php?p=4135586#4135586

Авторы статьи: slamms и Antinomy
Оценитe материал

Возможно вас заинтересует

Популярные новости

Сейчас обсуждают