Test Intel Core i3 i i5 32nm

Intel dotrzymuje sÅ‚owa i utrzymuje narzucone dwa lata temu tempo. W rok po premierze procesorów Conroe rzeczywiÅ›cie produkowano już procesory Penryn wykonane w technologii 45nm. Rok później wykorzystano istniejÄ…cy już proces technologiczny do wykonania procesorów w nowej mikroarchitekturze Nehalem - Core i7.


Według Intela tranzystory wykonane w nowym procesie mają o 22% wyższą wydajność niż w układach 45-nanometrowych. Na wykresach zaprezentowano prąd przewodzenia (płynący, gdy tranzystor jest włączony) oraz prąd upływu (płynący, gdy tranzystor jest wyłączony) przy napięciu zasilania 1V. Jak można zauważyć, tranzystory PMOS 32-nanometrowe przy takim samym upływie przewodzą znacznie lepiej od 45-nanometrowych, a takie samo przewodzenie uzyskują przy znacznie mniejszym upływie. Oznacza to możliwość zwiększenia taktowania przy takim samym budżecie energetycznym albo obniżenie poboru energii przy takim samym taktowaniu.

Proces 32nm jest już opracowany, pierwsze procesory zostaÅ‚y już wykonane. Intel zaczÄ…Å‚ produkcjÄ™ ukÅ‚adów 32nm na wielkÄ… skalÄ™ w czwartym kwartale 2009 roku. Do produkcji w nowym procesie technologicznym zostanÄ… przystosowane dwie fabryki obok dziaÅ‚ajÄ…cych już D1C i D1D w Oregonie: w 2010 roku – Fab 32 w Arizonie i Fab 11X w Nowym Meksyku.

Proces 32nm jest wdrażany jednoczeÅ›nie w dwóch wariantach. Jeden z nich jest zoptymalizowany pod kÄ…tem procesorów (CPU), drugi – pod kÄ…tem ukÅ‚adów zintegrowanych SystemOn-a-Chip (SOC). Oprócz procesorów serwerowych i desktopowych w nowym procesie technologicznym bÄ™dÄ… też produkowani przyszli nastÄ™pcy popularnego Atoma.


Konstrukcja procesorów Clarkdale

Procesory Clarkdale sÄ… zbudowane nieco inaczej niż dzisiejsze Nehalemy. W obecnych na rynku Core i7 kontroler pamiÄ™ci jest częściÄ… tego samego jÄ…dra krzemowego, w którym znajdujÄ… siÄ™ rdzenie i pamięć podrÄ™czna. Westmere jest wykonany w technologii MCM (Multi-Chip Module - moduÅ‚ wieloukÅ‚adowy) – w tym samym opakowaniu, na tej samej pÅ‚ytce PCB obok siebie sÄ… umieszczone dwa jÄ…dra. Jedno z nich to 32nm jÄ…dro zawierajÄ…ce rdzenie procesora i ich pamiÄ™ci podrÄ™czne. Natomiast kontroler pamiÄ™ci oraz kontroler PCI zostaÅ‚ umiejscowiony w części 45nm wraz ze zintegrowanym rdzeniem graficznym.



RozwiÄ…zanie tego problemu tym sposobem nie jest co prawda w 100% satysfakcjonujÄ…ce w Å›wietle obietnicy Intela o przejÅ›ciu na niższy proces technologiczny, jednak przemawia za nim dużo wzglÄ™dów ekonomicznych i technologicznych. Pierwszy aspekt - dwa maÅ‚e rdzenie sÄ… Å‚atwiejsze w produkcji niż jeden duży. Punktowy defekt w waflu krzemowym peÅ‚nym maÅ‚ych rdzeni oznacza utratÄ™ mniejszej części wafla, niż gdyby trzeba byÅ‚o wyrzucić duży rdzeÅ„. Drugi aspekt - Å‚atwiej jest opracować ukÅ‚ad graficzny w dojrzaÅ‚ym produkcyjnie procesie technologicznym . Nasycenie rynku middle- i low-end wymaga potężnej liczby procesorów, co mogÅ‚oby być dla Intela trudne do wykonania, gdyby chciaÅ‚ je wszystkie produkować tylko w pojedynczej fabryce. Dlatego rozwiÄ…zanie MCM pozwala w peÅ‚ni wykorzystać moc przerobowÄ… starszych, 45-nanometrowych linii produkcyjnych.




Instrukcje AES

Procesory Clarkdale oparte na architekturze Westmere sÄ… nie tylko pomniejszonym, przeprojektowanym Nehalemem. Podobnie jak Penryn 45nm w stosunku do Conroe 65nm, tak i Clarkdale 32nm wprowadza szereg nowych usprawnienÅ„ w swojej mikroarchitekturze wzglÄ™dem „starego” Nehalema, możliwych dziÄ™ki zwiÄ™kszeniu limitu tranzystorów. Najważniejszym z nich jest zestaw nowych instrukcji procesora, okreÅ›lanych mianem AES.


Nazwa nowych instrukcji pochodzi od algorytmu szyfrowania AES czyli - Advanced Encryption Standard. Zestaw AES zawiera siedem nowych instrukcji, zaprojektowanych specjalnie z myÅ›lÄ… o przyspieszeniu operacji typowych dla szyfrowania AES. Sześć z tych instrukcji (AESDEC, AESDECLAST, AESENC, AESENCLAST, AESIMC, a także AESKEYGENASSIST) ma zastosowanie tylko w szyfrowaniu AES, siódma (PCLMULQDQ, mnożenie bez przeniesienia dwóch liczb 64-bitowych) również jest przeznaczona gÅ‚ównie do przyspieszenia szyfrowania, ale może znaleźć zastosowanie także w aplikacjach multimedialnych. Siedem nowych instrukcji stanowi podzbiór zestawu instrukcji AVX (ang. Advanced Vector Extensions), które Intel planuje w peÅ‚ni wprowadzić w procesorach wykonanych w procesie technologicznym 22nm.




Inne cechy 32nm procesu produkcyjnego

• Druga generacja 32-nanometrowych tranzystorów high-k z metalowÄ… bramkÄ… – Cechuje siÄ™ najwyższÄ… wydajnoÅ›ciÄ… (mierzonÄ… prÄ…dem sterowania) spoÅ›ród wszystkich tranzystorów wytwarzanych w technologii 32- lub 28-nanometrowej. Tranzystory NMOS sÄ… wydajniejsze o 19 procent w porównaniu z odpowiednikami 45-nanometrowymi. Tranzystory PMOS sÄ… wydajniejsze o 29 procent w porównaniu z odpowiednikami 45-nanometrowymi.

• Druga generacja 32-nanometrowych tranzystorów high-k z metalowÄ… bramkÄ… – Cechuje siÄ™ najwyższÄ… zgÅ‚oszonÄ… gÄ™stoÅ›ciÄ… spoÅ›ród wszystkich tranzystorów wytwarzanych w technologii 32 lub 28-nanometrowej. DÅ‚ugość bramki tranzystora, miara gÄ™stoÅ›ci, wynosi 112,5nm. DÅ‚ugość bramki wskazuje, jak gÄ™sto można upakować tranzystory na danym obszarze. Wyższa gÄ™stość oznacza wiÄ™cej tranzystorów na danej powierzchni, a zatem wiÄ™kszÄ… funkcjonalność i wyższÄ… wydajność.

• Wprowadzenie 32-nanometrowej technologi produkcji SoC — To najbardziej zaawansowana spoÅ›ród wszystkich technologii 32- lub 28-nanometrowych. Intel po raz pierwszy opracowaÅ‚ w peÅ‚ni funkcjonalnÄ… technologiÄ™ wytwarzania ukÅ‚adów SoC, która uzupeÅ‚nia technologiÄ™ specyficznÄ… dla procesorów. Do specjalnych cech tej technologii należą tranzystory high-k drugiej generacji z metalowÄ… bramkÄ… o bardzo niskim poborze mocy, przeznaczone do obwodów z niskim prÄ…dem gotowoÅ›ci albo zawsze wÅ‚Ä…czonych, a także wysokonapiÄ™ciowe tranzystory wejÅ›cia-wyjÅ›cia. Proces produkcyjny obejmuje również precyzyjne i dobre jakoÅ›ciowo komponenty pasywne specyficzne dla ukÅ‚adów SoC, takie jak oporniki, kondensatory i cewki.