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(多图) X86处理器:持续创新是一种受欢迎的矛盾

Brian Dipert?? EDN高级技术编辑?? 2010年04月30日 ?? 收藏0

  虽然过去几年来,半导体行业有很大的紧缩,但PC领域的开发与实现活动仍相对比较积极。X86供应商有各种继续这一趋势的计划。

  要点

- 英特尔希望快速扩展Nehalem微架构,以覆盖所有台式PC领域,而AMD公司最近的动作则比较谨慎。
- 移动计算市场尤其强劲,供应商的热情关注说明了这一情况。
- 在上网本是否就是中性功能的笔记本上,英特尔及其竞争对手存在不同看法。
- 从CPU供应商处购买芯片组,既不必要亦不明智。
- 英特尔的愿望是用x86铺展服务器、手机与电视的画卷。

  2008年中,当EDN最后一次仔细观察庞大的X86处理器产品市场时,全球经济已经进入深度衰退6个月(参考文献1)。大约6个月后,世界经济状况仍很糟糕(参考文献2)。虽然政府官员现在宣称衰退已经过去,但主要经济指标(如失业率)并未出现多少亮色。

  因此你可能认为半导体业将会反映出宏观经济的萎靡状况;这种情景确实出现在很多技术与产品领域。不过,X86 CPU业务却与一般趋势相反,这已为持续的研发投资与因此而出现的新IC所证明。前美联储主席格林斯潘在1996年曾创造了一个词汇:“非理性繁荣”,所幸它还不明

显。不过,微处理器及核心逻辑芯片组的供应商完全清楚,以PC业的快速发展步伐,短期内的降速可能足以确认长期的失败。

  台式机扩展

  最近的分析师报告估计,英特尔占有整个x86 CPU市场的80%以上,在关键的细分产品如移动系统与服务器上这个百分比要更高。该公司的相关研发预算和雇员数量亦高于其主要竞争对手。所以过去几年大多数新推出的产品都来自英特尔,这也许并不令人惊讶。在2008年,该公司推出了Core i7 CPU,这是采用Nehalem微架构的初期产品。英特尔自那以后已大大拓展了Nehalem系列,你必须将硅平台与其所造产品区分开来,才能理解产品的全貌。

  首先,回忆一下英特尔“滴答”式(ticktock)产品与工艺节奏,该公司总裁兼首席执行官Paul Otellini在2006年使用了这个词汇。英特尔期望通过在不同时间作重大的产品与工艺转换,从而降低总体风险。在“滴”周期中,该公司将产品的光刻尺度缩小至下一个工艺结点,而工艺特性上只做最少改变。接下来的“答”步骤内保持工艺结点不变,但做相当大的产品更改。

  Core i7 CPU于2008年底推出,这是Bloomfield硅平台的高端形式,反映出英特尔在45 nm工艺上的一个“答”(图1)。它较以往Core微架构产品的创新之处在于三个通道的集成内存控制器;QuickPath互连,这是一个让人想起AMD(先进微器件公司)HyperTransport的核心间与CPU间的互连网格;复活的超线程内核虚拟化;一个三层集成缓存架构;以及当某些核心未使用时,自动提升活动CPU核心时钟速度的Turbo Mode,这样来维持芯片的热包络,提高整体性能。

英特尔公司的头三款基于Nehalem的CPU分别为45 nm工艺的Bloomfield (a)和Lynnfield (b),以及采用32 nm工艺制造的Clarkdale (c),反映出从高端到低端系统配置的一种公共的微架构迁移。

  图1,英特尔公司的头三款基于Nehalem的CPU分别为45 nm工艺的Bloomfield (a)和Lynnfield (b),以及采用32 nm工艺制造的Clarkdale (c),反映出从高端到低端系统配置的一种公共的微架构迁移。

  去年年底,英特尔推出了Lynnfield,这是它第二种基于Nehalem微架构的45 nm“答”步骤硅片,这次是针对主流台式机的CPU平台。Lynnfield放弃了Bloomfield的一个DRAM通道,代之以相当于16通路的集成PCIe 2.0 I/O,过去它是在单独的北桥核心逻辑IC内。与外部核心逻辑其它部分的接口也是2-Gbyte/秒的Direct Media接口总线;与之相比,Bloomfield则采用了快10倍以上的QuickPath总线。Lynnfield将有Core i7和Core i5两种产品,其中Core i5关闭了对超线程的支持。

  英特尔最近完成了它下一个“滴”步骤,即通过推出低端的Clarkdale CPU迁移到等效32 nm工艺。Clarkdale同时有Core i5和Core i3两种;有些型号不仅禁止了超线程,而且也没有Turbo-mode支持。Clarkdale并非依赖于独立的或嵌入在核心逻辑内的外接图形加速电路,而是以一种多片芯、单封装的方式,将图形处理功能装在CPU中。Clarkdale还将系统内存控制器移出CPU,放到辅助片芯上,这有可能降低性能,但换取的是较低的CPU硅片成本。技术脚踏车在不断转动;英特尔在去年秋天的开发者论坛上,以功能硅片形式展示了它的下一个“答”步骤,这就是32 nm的Sandy Bridge微架构。同时现场展出的还有一个22 nm的测试晶圆。

  过去几年,英特尔x86 CPU的主要竞争对手AMD公司亦凭着自己在台式PC市场上相对其它


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