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2009 IDF:推进“摩尔定律”迈入22纳米世代

作者:  时间:2009-09-28 09:44  来源:互联网

全球瞩目的英特尔科技论坛(Intel Developer Forum,IDF)日前在美国旧金山举行;在论坛中,英特尔高层表示,在该公司32和22纳米制程技术优势下,摩尔定律仍将持续引领“创新和整合”的广度和速度。

英特尔宣示,未来的Intel凌动(Atom)、酷睿(Core)和Xeon处理器以及系统单芯片(SoC)产品将使计算机变得更小、更具智能、功能更强,在使用上也更加便利。例如英特尔目前正在推动多项创新,其中之一就是首度将绘图功能整合至部分未来芯片产品之中。

新一代处理器Westmere和Sandy Bridge

在英特尔科技论坛主题演说中,该公司执行副总裁暨架构事业群总经理马宏升展示了以Westmere为基础的个人计算机,其在日常一般作业,像是上网并同时开启多个窗口时,可大幅提升响应速度。

此外,Westmere是英特尔首款32nm处理器,也是第一款将绘图芯片整合至处理器封装内的英特尔芯片,具有历史性的重大意义。除了支持Intel Turbo Boost技术和Intel超执行绪技术(Hyper-Threading Technology)外,Westmere还加入新进阶加密标准(AES)指令,让加密和解密速度更快。Westmere的开发正按进度进行,工厂已开始制造晶圆,预计今年第四季量产。

在Westmere之后,英特尔的芯片整合将延续至代号为“Sandy Bridge”的32nm处理器。该处理器将英特尔第六代绘图核心整合至处理器核心晶粒中,或是成为处理器核心的一部份,其将包括对浮点、视讯和常见于多媒体应用程序中的处理器密集应用软件等加速功能。马宏升展示在以Sandy Bridge为基础的系统上执行视讯和3-D软件,虽然该产品系列尚处于早期开发阶段,但发展稳健顺利。

马宏升并展示以“Larrabee”架构为基础的初期芯片。“Larrabee”是一系列未来以绘图功能为中心的协同处理器(co-processors)的代号。他也证实了主要开发业者已收到开发用的系统。

Larrabee系列的首款产品将于明年问世,它具有英特尔架构的可程序化能力,并大幅延伸其平行运算能力。这种高弹性的可程序化功能加上运用既有开发者、软件和设计工具的能力,让程序设计人员完全发挥可程序化渲染的优点,更容易执行各种3-D绘图管线,如点阵化、立体渲染或光迹追踪。

透过这些功能的组合,使用者未来即能在内建以英特尔技术为基础、并内含Larrabee的个人计算机,体验到绝佳的视觉经验。马宏升接着展示在内含Larrabee和英特尔新一代游戏玩家处理器(代号Gulftown,并将采用Core品牌)的平台上执行“雷神之战”游戏中的即时光迹追踪功能。虽然Larrabee芯片初期会以独立显示卡的形式推出,但Larrabee架构最终将会与其它许多技术一并整合至处理器之中。

马宏升也向观众预览代号为Westmere-EP的英特尔新一代智能型服务器处理器,以及英特尔透过Xeon和Itanium处理器系列展现对高端服务器市场的承诺。马宏升讨论相较于上一代产品,即将问世的四路服务器“Nehalem-EX”处理器将提供前所未有的效能提升,其幅度甚至超越现有二路服务器处理器Intel Xeon 5500系列和英特尔上一代芯片之间的差异。

马宏升阐述了资料中心的运算、网络和储存系统的整合,分享英特尔的愿景──以Intel 10GbE解决方案驱动整合资料中心输入/输出架构。英特尔也与其它业界领袖合作,提供最佳化平台、系统、技术和解决方案,响应网际网络和云端运算服务趋势对“超大规模”资料中心环境的需求。

马宏升也公布新型超低电压Intel Xeon 3000系列处理器,其TDP(Thermal Design Power)仅有30瓦。配合多种针对密度和耗电最佳化的平台产品,英特尔首度公开展示单路处理器“微服务器”的参考系统,它将有助于驱动微服务器创新和发展未来规格。

马宏升并描述日前公布的“Jasper Forest”系列嵌入式处理器,指出这代表英特尔将广受欢迎的Nehalem微架构延伸到新市场的范例。Jasper Forest将于明年初问世,并专门针对储存、通讯、军事和航天应用程序设计,将提供全新层次的整合功能,可替这些高密度环境节约宝贵的空间和耗电量。

最后,马宏升宣布使用Intel vPro技术的新个人计算机管理工具。利用这项称为Keyboard Video Mouse(KVM)远程遥控切换器,让资管人员能以如同亲临现场实际所见的方式从远程调查使用者碰到的问题,以达到提升诊断速度、减少现场调查次数,并能节约成本的目标。

内含近30亿个晶体管的芯片

在IDF主题演说中,英特尔资深副总裁暨技术暨制造事业群总经理Bob Baker强调英特尔对摩尔定律坚持不懈的追求,以及该定律带给个人计算机使用者的益处,并进一步详细说明英特尔的22nm制程技术的里程碑。

英特尔是首家展示可运作的22nm SRAM和逻辑测试线路的公司。此一具备3亿6400万位的SRAM数组包括体积仅0.092平方微米的SRAM单元与29亿个晶体管。这是目前已发布的可运作电路中最小的SRAM单元。

该22nm测试芯片代表第三代high-k金属闸极技术的结晶,英特尔2年前于45nm制程引进该技术。英特尔目前仍是唯一将该高能源效率和高效能技术量产的公司,45nm处理器出货量至今已超过2亿颗。

英特尔于两年前展示了32nm制程的可运作测试芯片电路,此次则展示第三代high-k金属闸极晶体管,也验证了摩尔定律持续进步,超越专家先前预测的延展极限。英特尔22nm技术的其它重点摘要如下:

˙在处理器和其它逻辑芯片以特定制程进行量产前,SRAM 被运用做为测试工具(test vehicles),以展现技术效能、制程良率和芯片可靠度。

˙英特尔已全面进入22nm技术开发状态,并将依时程将该公司的“tick- tock” model (钟摆发展模式)延伸到下一世代。

˙22nm测试芯片电路中包括了在22nm微处理器上将使用的SRAM内存和逻辑线路。

˙在SRAM数组当中运作的SRAM单元面积仅有0.108和0.092平方微米,此数组共计有3亿6400万位的容量。0.108平方微米的SRAM单元可为低电压运作进行优化。而0.092平方微米的单元则可为高密度的运作进行优化,它是目前公开的可运作芯片电路中最小的单一SRAM单元。

˙测试芯片内包含29亿个晶体管,密度约为32nm世代的两倍,但面积仅有指甲般大小。

˙22nm面积的呈现工具乃采用193nm波长光线,此为英特尔微影工程师创意的最佳实证。

˙22nm技术延续摩尔定律的承诺:晶体管更小、每瓦效能更高,以及每个晶体管成本更低。

英特尔其它在制造技术方面的发表重点还包括:

˙麻省理工学院(MIT)电机工程教授Jesus Del Alamo论及化合物半导体(compound semiconductor)的潜力,特别是将三五族(III-V)材料运用在未来逻辑制程中。他指出,以三五族材料为基础的半导体速度可大幅超过现有硅半导体,并将操作电压减半(有大幅降低耗电的潜力)。虽然他提醒后续仍将面临重大挑战,但也指出全球各地愈来愈多的社群都试图克服这些问题,进展也十分快速。

˙32nm系统单芯片(SoC):英特尔首度研发全功能SoC制程技术,和处理器专用技术相辅相成。此版本提供丰富的功能给手机、移动联网装置(MID)和嵌入式产品等应用;它也提供这些市场所需要的更广的效能和功耗范围。

˙以NAND将平台效能最佳化:英特尔固态硬盘(SSD)可在既有平台和软件上提供极佳效能。英特尔资深研究院士暨储存技术事业群总监Rick Coulson讨论英特尔针对未来如何强化其固态硬盘,以及固态硬盘和平台的共同最佳化的研究,以催生更佳效能、更低成本和更低耗电。

˙制造能力:英特尔已大幅改善其供应链,将生产时程减少了62%。针对客户修改订单需求的响应能力--更正面而迅速--目前已提升3倍(300%)。在过去12个月间,从客户下单到交货的所需时间则缩短了25%。

透过在制程技术上的持续领导地位,英特尔得以创新并将新特色与功能整合至处理器之内。英特尔的32nm制程现已获得认证,工厂已开始制造Westmere处理器晶圆,并预计于今年第四季量产。

推进至32nm制程后,英特尔随即将推出新一代微架构Sandy Bridge。透过该微架构,第六代的绘图核心与处理器核心将整合至同一芯片上,并将包括AVX指令,支持浮点、媒体和处理器密集应用软件。

以Atom为基础的嵌入式解决方案

英特尔Atom开发者计划(Intel Atom Developer Program)为独立软件供货商(ISV)和软件开发业者提供了架构,可针对随身型易网机和其它以Atom处理器为基础的产品制作和销售应用程序。为了提供更多的跨平台应用程序,该计划将支持多种操作系统和执行时间环境(run-time environment)。

执行时间环境让开发业者以单一程序代码为基础,不需大幅改写程序即能支持各种装置平台,可降低成本和缩短上市时间。英特尔正与随身型易网机(netbook)OEM伙伴,如宏碁和华硕等合作,建立起销售已获认证之应用程序的应用商店(application storefronts)。

在嵌入式市场方面,Atom处理器正将先进技术带入新领域,从医院病患监控、航天电子到音响系统均包含在内。英特尔的嵌入式Atom设计开发机型已达460种,其中包括了Harman International Industries的设计。

Harman International公司提供了多种音响和车用信息娱乐产品,日前宣布以Atom核心为基础的新型车用电子装置,可支持完整的上网功能、3-D导航、鲜明绘图和高速无线连结能力。

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