Intel осваивает 45-нм техпроцесс
Компания Intel, как известно, первой выпустили на мировой рынок процессоры, изготовленные по 65-нм техпроцессу. Похоже, что чипмейкеру будет принадлежать и первенство в области выпуска 45-нм процессоров - компания торжественно представила общественности свои наработки - чипы Penryn и технологии, используемые инженерами при производстве новых процессоров.
Для начала познакомимся с технологическими нововведениями, которые долгое время были на слуху у общественности, и только в третьем квартале 2007 года "поселятся" в персональных компьютерах обычных пользователей. Начнем с того, что процессоры Penryn будут производить по технологическому процессу, получившего обозначение P1266. Для информации - в 2009 году Intel планирует освоить 32-нм техпроцесс (P1268), а еще через два года и 22-нм (обозначение - P1270). Те читатели, которые считают, что основное отличие 45-нм техпроцесса от предыдущего 65-нм - лишь снижение проектной нормы, ошибаются. Разработчики будут использовать новые материалы, что значительно повлияет на характеристики работы транзисторов и, как следствие, на возможности будущих процессоров.
Наиболее важным нововведением является использование High-k-диэлектрика, который необходим для изоляции затвора CMOS-транзисторов. Отметим, что новый материал является многокомпонентной системой, основным элементом которой является гафний. High-k-диэлектрик пришел на смену традиционному диоксиду кремния, который использовался еще при производстве первых микросхем в далеких 60-х годах прошлого века. Новый материал обладает лучшими изоляционными свойствами, и позволяет создавать более высокое напряжение между затвором и каналом транзистора, что необходимо для управления движением электронов. В этом случае инженеры получают возможность формировать более толстый слой диэлектрика, что позволяет в десять раз снизить токи утечки через подзатворный диэлектрик.
Вторым нововведением инженеров Intel является использование металлического затвора транзистора. К сожалению, компания пока не готова предоставить информацию об используемых для создания металлического затвора материалов. Но уже сейчас ясно, что новое решение позволит повысить так называемый эффект поля, позволяя тем самым более эффективно управлять толщиной канал транзистора, и как следствие, движением носителей заряда.
Все представленные ухищрения разработчиков Intel позволили не только в десять раз сократить ток утечки канал-затвор, но и в пять раз уменьшить ток утечки сток-исток. Результатом этого, по информации от разработчиков, стало 20-процентное увеличение производительности 45-нм процессоров, по сравнению с чипами предыдущего поколения.
Разобравшись с технологическим процессом, перейдем к рассмотрению новых 45-нм процессоров, известных сегодня под кодовым обозначением Penryn. На базе нового ядра чипмейкер планирует изготовлять чипы для персональных компьютеров, настольных и мобильных систем, а также и для серверов и рабочих станций. Естественно, все внимание общественности обращено на новый техпроцесс, однако этим сотрудники Intel не ограничились - процессоры Penryn наделены поддержкой новых инструкций из набора SSE4, что позволяет говорить о повышении производительности при работе с мультимедиа-данными и соответствующими приложениями. Еще одним усовершенствованием является увеличение объема кэш-памяти второго уровня, что естественным образом сказалось на количестве транзисторов, число которых увеличилось до 410 млн. для двуядерных чипов, и 820 млн. для четырехядерных процессоров. Таким образом, преимущество 45-нм двуядерных процессоров над 65-нм чипами Conroe составляет около 120 млн. транзисторов. Естественно, основная их часть будет формировать массив флэш-памяти второго уровня, объемы которой заметно вырастут - серверные варианты Penryn будут наделены 6 Мбайт кэш-памяти. Однако у компании уже есть опыт создания подобных устройств - ровно год назад общественности были представлена микросхема кэш-памяти, изготовленная именно по 45-нм техпроцессу. Уже тогда инженерам удалось создать чип, содержащий более 1 миллиарда транзисторов, а его площадь составила всего 119 кв.мм, причем размер ячейки памяти составил всего 0,346 кв. мкм.
На базе ядра Penryn компания Intel выпустит две варианта процессоров – двуядерные чипы, скрывающиеся под кодовым обозначением Wolfdale, и четырехядерные модели Yorkfield. Чипмейкер уже сейчас располагает инженерными образцами указанных процессоров, однако появления их на рынке надо будет подождать. Основанные на новом ядре процессоры начнут поставлять на мировой рынок в первом квартале следующего года, информирует китайский сетевой ресурс HKEPC, ссылаясь на местных производителей материнских плат. К сожалению, процессоры Yorkfield будут представлять собой лишь объединенные в одном корпусе две двуядерные микросхемы – решение, которое компания использовала в случае процессоров Kentsfield. Более прогрессивным подходом является то направление, в котором двигается AMD со своими процессорами K8L (Barcelona). Естественно, инженеры Intel не могут не понимать серьезности ситуации – вполне возможно, что полноценная реализация четырехядерности будет присутствовать уже в случае процессоров следующего поколения – Nehalem. Последние будут производиться по уже знакомому 45-нм техпроцессу в 2008 году.
Напоследок стоит рассказать читателям об известных характеристиках процессоров Wolfdale и Yorkfield. Как мы уже сказали, большая часть из 820 млн. транзисторов будет входить в состав кэш-памяти второго уровня, что не удивительно – процессоры Yorkfield смогут похвастать наличием сразу 12 Мбайт «кэша», по 3 Мбайт на каждое процессорное ядро. Менее впечатляет использование «старой» 1066 МГц системной шины – те же двуядерные Wolfdale (объем кэш-памяти второго уровня составит 6 Мбайт) смогут поддерживать частоту шины 1333 МГц, причем оба варианта будут работать с процессорным разъемом LGA 775. На этом известные различия двух модификаций исчерпаны, однако на данный момент нам неизвестны частоты работы процессоров – вполне возможно, что Wolfdale и Yorkfield будут принадлежать к различным «частотным» диапазонам. Теперь перейдем к поддерживаемым процессорами технологиям – это всем известные vPro, VT, TXT (технология безопасности), EIST, технология 64-разрядной адресации памяти Intel 64 и, внимание, Hyper Treading. Причины, по которым Intel решает возродить технологию распараллелизации потоков команд именно в случае 45-нм чипов, остаются туманными. Один из возможных вариантов – некоторая модернизация уже известной по одноядерным чипам технологии Hyper Treading, однако действительные мотивы компании мы узнаем только в начале 2008 года.
