Kisokos:

Intel cikksorozat: 45 nm-es gyártástechnológia

Áttörést jelent? újítás az újgenerációs chipekben

     Mi a lényege az új mikroprocesszor-gyártási eljárásnak, és mi ez a nagy felhajtás körülötte?

Az Intel több mint tíz évig tartó intenzív kutatás és fejlesztés után megváltoztatta a tranzisztorgyártás 40 év óta használt receptjét.

     Az Intel mérnökei felfedezték, hogy ha hafniumot adnak a szilíciumchipekhez, akkor csökken a jelenlegi processzorokra jellemzõ áramszivárgás mértéke; a szivárgás "pocsékolja" a processzorba jutó áramot, amelyet processzorfunkciók mûködtetésére lehetne használni. 

     Az áramszivárgás mérséklésével az Intel mérnökei csökkenteni tudták a processzor által felhasznált áram mennyiségét, és nagyobb teljesítményt értek el.

     Az áramkör szigetelõ rétegéhez adott hafniummal és magas k együtthatójú fémkapu használatával az Intelnek sikerült a legkisebb, kereskedelmi forgalomban is kapható processzorokat elõállítania, amelyek ráadásul ólommentesek és energiahatékonyak is. Az említett anyagok kombinálásával a világ leggyorsabb és legenergiahatékonyabb tranzisztorai jöttek létre.

A lényeg

     A számítástechnika használói számára ez végsõ soron gyorsabb, de mégis energiahatékony termékeket jelent, például az adatközpontok kevesebb áramot fogyasztanak, élvezetesebbé válik a multimédia és a játék, és a laptopok akkumulátorai energiatakarékosabban mûködnek. 

Új processzortermékek

     Hatféle 45 nm-es eljárással készült processzor létezik – köztük két- és négymagos asztali processzorok és kétmagos mobil processzorok –, amelyek az új Intel® mikroarchitektúrára épülnek, és Intel® Core processzormárkanév alatt kerülnek forgalomba. Új két- és négymagos kiszolgálóprocesszorok is kaphatók, amelyek az Intel® Xeon® márkanevet viselik.

Mûszaki csoda

     A 45 nm-es eljárással készült következõ generációs Intel® Core™2 négymagos processzorokon 820 millió tranzisztor lesz. Az Intel tranzisztorújítását a magas k együtthatójú fém használatával 820 millió energiatakarékosabb izzólámpa felgyulladásának és kialvásának fénysebességgel történõ váltakozásához lehetne hasonlítani. A kétmagos változat lapkamérete 107 mm2, vagyis az Intel jelenlegi 65 nm-es eljárással készült termékeihez képest 25 százalékkal kisebb. A kétmagos verzió ráadásul ugyanannyi vagy kevesebb áramot vesz fel, mint az Intel jelenlegi kétmagos processzorai.

Energiatakarékosság és hosszabb akkumulátor-üzemidõ Deep Power Down technológiával

     A hafniummal beoltott mobil processzor egy új és korszerû energiagazdálkodási állapottal, úgynevezett Deep Power Down technológiával is rendelkezik, amely üresjáratban olyannyira lecsökkenti a processzor áramfelvételét, hogy a tranzisztoron belül elhanyagolható mértékû lesz az áramszivárgás. Ez meghosszabbítja a laptopok akkumulátorának üzemidejét, és jelentõs továbblépést jelent az Intel korábbi generációs korszerû mobil processzoraihoz képest.

Fokozott teljesítmény egyszálú alkalmazásoknál Intel Dynamic Acceleration technológiával

     A mobil 45 nm-es processzorokban az Intel továbbfejlesztette a jelenlegi Intel Core 2 processzorokban megtalálható Intel® Dynamic Acceleration technológiát. Ez a szolgáltatás az inaktívvá tett mag szabad teljesítménytartalékait a még aktív másik mag teljesítményének fokozására használja fel. Képzeljen el egy zuhanyt, amelynek két szórófejébõl nagy nyomással jön a víz; ha az egyik szórófejet elzárjuk, akkor a másik erõsebben szórja a vizet (teljesítmény).

Gyorsabban mûködõ videófeldolgozó, képkezelõ és nagy teljesítményigényû szoftverek

     A 45 nm-es eljárással készült processzorok Intel® Streaming SIMD Extensions 4 (SSE4) utasításokat tartalmaznak; az eredeti SSE utasításkészlet-architektúra (ISA) megjelenése óta ez a legnagyobb egyszeri utasításkészlet-bõvítés. Kiterjeszti az Intel® 64 utasításkészlet-architektúrát az Intel® architektúra teljesítményének és képességeinek bõvítése érdekében.

Egyéb teljesítményfokozó mûszaki jellemzõk

  • Mikroarchitektúra-optimalizálások javítják az általános teljesítményt és energiahatékonyságot, hogy egy órajelciklus alatt több utasítást lehessen végrehajtani, ami a PC teljesítményének és reakciósebességének növekedését eredményezi.
  • Továbbfejlesztett Intel® virtualizációs technológiaátlagosan 25-75 százalékkal gyorsabbá teszi a virtuális gép váltási (belépési/kilépési) idejét. Mindez mikroarchitektúra-fejlesztésekkel történik, a virtuálisgép-szoftver módosítására nincs szükség. A virtualizáció partíciókra, illetve rekeszekre osztja a számítógépet, ezáltal különbözõ operációs rendszerek és szoftverek futtathatók rajta; ez jobban kihasználhatóvá teszi a többmagos feldolgozást, növeli a hatékonyságot és csökkenti a költségeket, hiszen ugyanazt a gépet több virtuális „miniszámítógépként” lehet mûködtetni.
  • Magasabb frekvenciák az adott áramfelvételi és termikus keretek között magasabb órajel-frekvenciákat biztosít, ami tovább növeli a teljesítményt. Az asztali számítógépek és a kiszolgálók sebessége 3 GHz fölött lesz.
  • Gyors osztási mûveletek a Radix 16 elnevezésû új, gyorsabb osztási technikával felgyorsítja az osztásokat, és a szinte minden alkalmazásban elõforduló számítási mûveletek során durván megduplázza az osztási mûveletek sebességét a korábbi generációkhoz képest. Az utasítások és a parancsok gyorsabb osztása növeli a számítógép teljesítményét.
  • Nagyobb gyorsítótár a processzorok akár 50 százalékkal nagyobb másodszintû gyorsítótárral és jobb asszociativitással rendelkeznek, ami tovább javítja a találati arányt és a kihasználtságot. A 45 nm-es eljárással készült kétmagos processzorok L2 gyorsítótárának mérete akár 6 MB, a négymagosoké akár 12 MB lehet. A gyorsítótár egy memóriatároló, amely gyakran elért adatokat tárol a gyorsabb hozzáférés érdekében. A nagyobb méretû és nagyobb sebességû gyorsítótár javítja a számítógép teljesítményét és reakcióidejét.
  • Unique Super Shuffle Engine az Intel 45 nm-es processzorai egy ciklus alatt, egy menetben 128 bites teljes szélességû adatokat tudnak kezelni. Ez jelentõsen növeli a végrehajtási sebességet az SSE2, SSE3 és SSE4 utasítások esetében, amelyeknél a mûveletek – például a becsomagolás, a kicsomagolás és a szélesebb csomagok – gyorsan váltják egymást. Ez a szolgáltatás növeli a tartalomkészítés, a kép- és videófeldolgozás és a nagy teljesítményigényû számítástechnikai alkalmazások teljesítményét.

A környezetre gyakorolt káros hatások mérséklése

     A 45 nm-es eljárással készült processzorok egyike sem tartalmaz ólmot. A processzortokozásban az Intel ólom helyett ón/ezüst/réz ötvözetet használ.

A környezettudatos, halogénmentes tokozási technológia 2008 végéig teljes körûen bevezetésre kerül. A környezetre potenciális veszélyt jelentõ anyagok használatának megszüntetése újabb elõrelépést jelent az Intel folyamatos törekvésében, amellyel minimális szintre kívánja csökkenteni termékeinek, eljárásainak és technológiáinak környezetre gyakorolt hatását.

Moore törvénye

     Mióta az Intel alapítója, Gordon Moore megalkotta a „Moore-törvényt”, mely szerint a chipen lévõ tranzisztorok száma kétévente megduplázódik, az Intel küldetésének tekinti, hogy minden második évben kisebb és gyorsabb processzorokat állítson elõ.

A Moore-törvény nagyobb teljesítményt jelent.

A tranzisztorok növekvõ száma miatt folyamatosan nõ a feldolgozási teljesítmény, amelyet másodpercenkénti millió utasításban (MIPS) szoktak kifejezni.

A Moore-törvény azonban költségcsökkenést is jelent. A szilícium alapú komponensek és platformelemek teljesítményének javulásával az elõállítási költségek is exponenciálisan csökkennek, így ezek a termékek egyre nagyobb számban és egyre nagyobb hatást kifejtve épülnek be észrevétlenül mindennapi életünkbe.

Forrás: Intel

| 2009.01.30. | Vissza |