Микропроцессорный ландшафт
Микропроцессоры – основа всей IT-индустрии. И потому все, происходящее на этом рынке, заслуживает особого внимания. Тем более что за последнее время в микропроцессорной индустрии произошло множество событий. Про них – эта статья.
Intel
В Сети появилась информация о планах Intel в области развития технологии полупроводникового производства. О масштабности этих планов говорит один только пункт: к 2022 году компания рассчитывает серийно производить чипы с соблюдением норм 4 нм. Учитывая размеры атома кремния, элементы такого чипа будут иметь ширину примерно 40 атомов.
Сейчас в такое сложно поверить. Но дюжину лет назад мало кто верил в освоение 45-нанометровой технологии, предрекая конец действия закона Мура. Если проследить планы Intel в области технологий за прошедшие годы и их реализацию, становится понятно, что компания очень точно следует намеченному курсу.
Пока в Intel рассчитывают для перехода к более тонким нормам совершенствовать существующую технологию, одновременно надеясь на чудо – технологический прорыв, который необходим для перехода к рубежу 8 нм. На календаре компании до этого рубежа еще десять лет. Сейчас некоторые процессоры состоят из 800 миллионов транзисторов. Если подставить это число в формулу закона Мура, к 2022 году должны появиться модели из 100 миллиардов транзисторов.
Ну а пока футурологи разминаются, президент и главный исполнительный директор корпорации Intel Пол Отеллини на конференции Intel Developer Forum, проходящей в Сан-Франциско, представил кремниевую подложку, содержащую первые в мире рабочие чипы, изготовленные по нормам 22-нм технологического процесса. С применением этой технологии были изготовлены тестовые ячейки памяти SRAM (Static RAM – статическая память со случайным доступом), а также логические цепи, которые будут использоваться в будущих микропроцессорах Intel.
Чипы, изготовленные Intel по 22-нм технологии, содержат по 364 млн битов SRAM-памяти и более 2,9 млрд транзисторов, размещенных на поверхности площадью величиной с ноготь. Ячейки SRAM, используемые в рабочих образцах чипа, отличаются рекордно малой площадью – всего 0,092 кв. микрона. Продемонстрированные чипы базируются на третьем поколении транзисторной технологии high-k с металлическими затворами, благодаря чему обеспечиваются улучшенная производительность и меньший ток утечки. «Мы лишний раз доказали, что закон Мура все еще в силе, и что он будет оставаться состоятельным и в будущем», – заявил Отеллини, подчеркнув, что компания существенно продвинулась на пути коммерциализации 22-нм процессоров, которые будут еще быстрее существующих. В компании сообщили, что к настоящему моменту продали более 200 млн процессоров с технологией high-k (первые процессоры high-k были представлены два года назад – Penryn, 45 нм).
Сейчас компания запускает в производство первые 32-нм процессоры (кодовое название чипов – Westmere). Процессоры Intel Westmere будут поддерживать технологии Intel Turbo Boost и Hyper-Threading, а также новый набор команд для ускоренного шифрования и дешифровки посредством алгоритма Advanced Encryption Standard (AES). Технология Intel Turbo Boost динамически повышает тактовую частоту процессора максимум на 75% от базовой в случае необходимости, удовлетворяя потребности приложений и пользователей, не представляя угрозы теплового разрушения устройства (перегрева). Технология Hyper-Threading позволяет видеть одно физическое ядро процессора как два логических и, таким образом, выполнять большее число вычислительных процессов одновременно. Для реализации этой технологии необходимо, чтобы ее поддерживал не только процессор, но и чипсет, и ОС. Наконец, процессоры Westmere впервые в продуктовой линейке Intel будут обладать интегрированным графическим ядром, которое будет размещено на том же куске кремния, что и вычислительные ядра центрального процессора.
После перехода на 32-нм технологию компания Intel представит новую микроархитектуру – Sandy Bridge, следуя принципу развития «тик-так» (первый год – новый техпроцесс, второй год – новая архитектура и так далее). Архитектура Sandy Bridge также подразумевает размещение графического ядра на том же кристалле, что и вычислительные ядра центрального процессора.
В свою очередь, корпоративный вице-президент и генеральный директор Intel Architecture Group Шон Мэлони представил результаты полупроводниковых разработок на базе архитектуры Larrabe. Это кодовое название объединяет семейство находящихся в стадии разработки сопроцессоров с упором на графических задачах. Для пользователей компьютеров на базе данного решения результатом станут исключительные визуальные эффекты, говорится в пресс-релизе компании. Появление первого решения на базе Larrabee запланировано на 2010 год. Первоначально Larrabee появится на отдельных графических платах, но со временем архитектура будет интегрирована в центральный процессор наряду с массой других технологий.
Также Intel объявила о запуске программы Intel Atom Developer для независимых поставщиков ПО и разработчиков приложений для устройств с процессорами Intel Atom. В рамках программы разработчики получат возможность создавать и продавать приложения для нетбуков, а в будущем – для карманных устройств и смартфонов. Программа призвана помочь сократить расходы на создание приложений, оптимизировать и ускорить процесс разработки и вывода на рынок.
«Мы намерены стимулировать развитие решений с процессорами Intel Atom, ориентированных на мобильный образ жизни. Нетбуки стали одними из самых востребованных устройств на рынке, однако их потенциал ограничен отсутствием оптимизированных под маленький размер и экран приложений. Новая программа предлагает разработчикам возможность создавать полезные и оригинальные продукты, которые раскроют потенциал этих систем, вместе с тем сформировав новые каналы дистрибуции», – заявила вице-президент Intel и генеральный директор подразделения Intel Software and Services Group Рене Джеймс. Набор инструментов в рамках программы Intel Atom Developer будет доступен ее участникам в конце осени этого года.
ARM
Компания ARM сообщила, что разрабатывает двухъядерный вариант процессора Cortex-A9. В одноядерном варианте этот процессор широко используется в электронных устройствах, включая, например, смартфоны Apple iPhone 3GS и Palm Pre.
Увеличение производительности, связанное с удвоением количества ядер, должно сделать процессор подходящим для применения в более требовательных устройствах – смартбуках и нетбуках. Проектировщики планируют получить два варианта реализации Cortex-A9 MPCore в виде топологических блоков, подходящих для интеграции в продукты, рассчитанные на выпуск по 40-нм техпроцессу, освоенному компанией TSMC. Предполагается, что тактовая частота этих продуктов составит 2 ГГц и даже больше.
Наборы топологических блоков будут включать до 8 Гб кэш-памяти второго уровня и элементы, необходимые для поддержки систем с симметричной многопроцессорной обработкой. Компания рассчитывает комплектовать наборы всем необходимым для интеграции IP-ядер непосредственно в однокристальные системы. Поддержка многоядерных конфигураций была заложена в Cortex-A9 с самого начала. Разработка должна быть завершена в IV квартале, так что первые продукты на новом процессоре могут появиться уже в будущем году.
AMD
Корпорация AMD выпустила свои первые интегрированные чипсеты для серверов. Ранее известный под именем Fiorano, новый продукт включает в себя северный мост серии SR5600 в паре с чипом южного моста SP5100, к которому подключено графическое решение ATI ES-1000.
Новая платформа поддерживает до четырех процессоров AMD Opteron с четырьмя и шестью вычислительными ядрами. На этапе запуска будет использоваться старый процессорный разъем 1207 (Socket F). Основные новшества, которые AMD внесла в платформу – технологии HyperTransport 3, AMD- V и AMD-P, а также встроенная поддержка виртуализации ввода-вывода IOMMU. В северный мост встроена поддержка не менее 42 линий PCI Express 2.0. Ключевой элемент новой платформы AMD – чип северного моста серии SR5600, наследник чипсета 790FX, который выпускается в трех вариантах для различных сегментов рынка. Начальное решение SR5650 отличается повышенной энергоэффективностью, SR5670 среднего уровня нацелен в основном на блейд-серверы, а SR5690 предназначен для высокопроизводительных систем и серверов, выполняющих операции рендеринга.
Также представлена спецификация серверной платформы на базе новых чипов, называющаяся Kroner. Первые продукты на базе нового стандарта AMD выйдут до конца 2009 года. Их выпустят такие компании, как Tyan и Supermicro. Производители серверов первого эшелона HP, Dell и IBM предпочитают дождаться следующей серверной платформы AMD – Maranello, а также новых 12-ядерных процессоров Magny-Cours.
Advanced Micro Devices распространила среди сотрудников внутреннее сообщение, в котором отмечается, что компания отменяет программу заморозки зарплат. Ранее AMD заморозила рост выплат всем сотрудникам, а ряду категорий персонала выплаты даже были сокращена на 5-20%. Сейчас CEO компании Дирк Мейер сообщил, что зарплаты будут восстановлены по уровню декабря прошлого года.
«Это хорошие новости для почти 11.000 наших работников», – пишет представитель AMD Бренда Роурик. В письме не указывается, что именно стало причиной отмены программы заморозки зарплат, единственное, что отмечается, так это то, что «тихий период» для AMD завершен. Также отмечается, что AMD рассчитывает выйти к концу года на показатели прибыльности: мировая экономика начинает набирать силу, и это хорошо для AMD и ее продуктов.
Samsung
Компания Samsung Electronics намерена внести свой вклад в противостояние в сегменте мобильных ПК с x86-совместимыми моделями и уже предприняла практические шаги в этом направлении. Она представила два процессора на ядре ARM CORTEX-A8. Новинки работают на частоте 1 ГГц. Они получили обозначения S5PC110 и S5PV210. Первая модель предназначена для смартфонов и подобных им устройств, а вторая – для изделий покрупнее, в том числе, нетбуков.
К достоинствам S5PC110 и S5PV210 компания относит малое энергопотребление, что увеличивает время автономной работы. Снизить потребляемую мощность удалось за счет особенностей архитектуры, применения технологий энергосбережения и 45-нм технологии, оптимизированной по критерию энергопотребления.
Процессоры имеют по 32 Кб кэш-памяти команд и данных, и 512 Кб кэш-памяти второго уровня. Кэш-память большого объема и высокая тактовая частота сокращают время отклика пользовательского интерфейса и обеспечивают решение достаточно сложных задач, таких, например, как просмотр web-страниц. Для ускорения 3D-графики и просмотра видео в высоком разрешении процессоры S5PC110 и S5PV210 оснащены интегрированными графическими ядрами и кодеками с поддержкой воспроизведения и записи в формате Full HD (1080p при частоте 30 кадров в секунду). Кроме того, они имеют встроенные интерфейсы HDMI 1.3 и USB 2.0.
Модель S5PC110 впускается в корпусе типа FBGA размерами 14х14 мм, который предусматривает «многоэтажную» компоновку с микросхемами памяти OneDRAM, mobile DDR и LP DDR2. Модель S5PV210 выпускается в корпусе типа FBGA размерами 17х17 мм. Она оснащена двухканальным 32-разрядным интерфейсом памяти DDR2.
Образцы новых процессоров будут доступны в декабре.
Также компания Samsung Electronics объявила о начале выпуска чипов памяти типа PRAM плотностью 512 Мбит. Энергонезависимая память нового поколения характеризуется высоким быстродействием и малым энергопотреблением. Аббревиатура PRAM расшифровывается, как phase change random access memory – память с произвольным доступом, в которой используется эффект фазового перехода.
Высокая плотность хранения, большое быстродействие и малое энергопотребление открывает новой памяти дорогу в смартфоны, где такое сочетание свойств очень востребовано. По оценке Samsung, применение PRAM позволит увеличить время работы от батареи более чем на 20%.
В микросхеме PRAM плотностью 512 Мбит блок размером 64 тысячи слов можно стереть за 80 мс, что более чем на порядок превосходит показатель флеш- памяти типа NOR. При работе с сегментами данных объемом 5 Мб, память PRAM способна стирать и перезаписывать информацию примерно в семь раз быстрее, чем NOR.
Первые продукты Samsung PRAM изготавливаются по 60-нанометровой технологии, той же, которая применяется для выпуска флеш-памяти типа NOR. О цене новой памяти и объемах выпуска компания пока молчит.
Денис Лавникевич
Intel
В Сети появилась информация о планах Intel в области развития технологии полупроводникового производства. О масштабности этих планов говорит один только пункт: к 2022 году компания рассчитывает серийно производить чипы с соблюдением норм 4 нм. Учитывая размеры атома кремния, элементы такого чипа будут иметь ширину примерно 40 атомов.
Сейчас в такое сложно поверить. Но дюжину лет назад мало кто верил в освоение 45-нанометровой технологии, предрекая конец действия закона Мура. Если проследить планы Intel в области технологий за прошедшие годы и их реализацию, становится понятно, что компания очень точно следует намеченному курсу.
Пока в Intel рассчитывают для перехода к более тонким нормам совершенствовать существующую технологию, одновременно надеясь на чудо – технологический прорыв, который необходим для перехода к рубежу 8 нм. На календаре компании до этого рубежа еще десять лет. Сейчас некоторые процессоры состоят из 800 миллионов транзисторов. Если подставить это число в формулу закона Мура, к 2022 году должны появиться модели из 100 миллиардов транзисторов.
Ну а пока футурологи разминаются, президент и главный исполнительный директор корпорации Intel Пол Отеллини на конференции Intel Developer Forum, проходящей в Сан-Франциско, представил кремниевую подложку, содержащую первые в мире рабочие чипы, изготовленные по нормам 22-нм технологического процесса. С применением этой технологии были изготовлены тестовые ячейки памяти SRAM (Static RAM – статическая память со случайным доступом), а также логические цепи, которые будут использоваться в будущих микропроцессорах Intel.
Чипы, изготовленные Intel по 22-нм технологии, содержат по 364 млн битов SRAM-памяти и более 2,9 млрд транзисторов, размещенных на поверхности площадью величиной с ноготь. Ячейки SRAM, используемые в рабочих образцах чипа, отличаются рекордно малой площадью – всего 0,092 кв. микрона. Продемонстрированные чипы базируются на третьем поколении транзисторной технологии high-k с металлическими затворами, благодаря чему обеспечиваются улучшенная производительность и меньший ток утечки. «Мы лишний раз доказали, что закон Мура все еще в силе, и что он будет оставаться состоятельным и в будущем», – заявил Отеллини, подчеркнув, что компания существенно продвинулась на пути коммерциализации 22-нм процессоров, которые будут еще быстрее существующих. В компании сообщили, что к настоящему моменту продали более 200 млн процессоров с технологией high-k (первые процессоры high-k были представлены два года назад – Penryn, 45 нм).
Сейчас компания запускает в производство первые 32-нм процессоры (кодовое название чипов – Westmere). Процессоры Intel Westmere будут поддерживать технологии Intel Turbo Boost и Hyper-Threading, а также новый набор команд для ускоренного шифрования и дешифровки посредством алгоритма Advanced Encryption Standard (AES). Технология Intel Turbo Boost динамически повышает тактовую частоту процессора максимум на 75% от базовой в случае необходимости, удовлетворяя потребности приложений и пользователей, не представляя угрозы теплового разрушения устройства (перегрева). Технология Hyper-Threading позволяет видеть одно физическое ядро процессора как два логических и, таким образом, выполнять большее число вычислительных процессов одновременно. Для реализации этой технологии необходимо, чтобы ее поддерживал не только процессор, но и чипсет, и ОС. Наконец, процессоры Westmere впервые в продуктовой линейке Intel будут обладать интегрированным графическим ядром, которое будет размещено на том же куске кремния, что и вычислительные ядра центрального процессора.
После перехода на 32-нм технологию компания Intel представит новую микроархитектуру – Sandy Bridge, следуя принципу развития «тик-так» (первый год – новый техпроцесс, второй год – новая архитектура и так далее). Архитектура Sandy Bridge также подразумевает размещение графического ядра на том же кристалле, что и вычислительные ядра центрального процессора.
В свою очередь, корпоративный вице-президент и генеральный директор Intel Architecture Group Шон Мэлони представил результаты полупроводниковых разработок на базе архитектуры Larrabe. Это кодовое название объединяет семейство находящихся в стадии разработки сопроцессоров с упором на графических задачах. Для пользователей компьютеров на базе данного решения результатом станут исключительные визуальные эффекты, говорится в пресс-релизе компании. Появление первого решения на базе Larrabee запланировано на 2010 год. Первоначально Larrabee появится на отдельных графических платах, но со временем архитектура будет интегрирована в центральный процессор наряду с массой других технологий.
Также Intel объявила о запуске программы Intel Atom Developer для независимых поставщиков ПО и разработчиков приложений для устройств с процессорами Intel Atom. В рамках программы разработчики получат возможность создавать и продавать приложения для нетбуков, а в будущем – для карманных устройств и смартфонов. Программа призвана помочь сократить расходы на создание приложений, оптимизировать и ускорить процесс разработки и вывода на рынок.
«Мы намерены стимулировать развитие решений с процессорами Intel Atom, ориентированных на мобильный образ жизни. Нетбуки стали одними из самых востребованных устройств на рынке, однако их потенциал ограничен отсутствием оптимизированных под маленький размер и экран приложений. Новая программа предлагает разработчикам возможность создавать полезные и оригинальные продукты, которые раскроют потенциал этих систем, вместе с тем сформировав новые каналы дистрибуции», – заявила вице-президент Intel и генеральный директор подразделения Intel Software and Services Group Рене Джеймс. Набор инструментов в рамках программы Intel Atom Developer будет доступен ее участникам в конце осени этого года.
ARM
Компания ARM сообщила, что разрабатывает двухъядерный вариант процессора Cortex-A9. В одноядерном варианте этот процессор широко используется в электронных устройствах, включая, например, смартфоны Apple iPhone 3GS и Palm Pre.
Увеличение производительности, связанное с удвоением количества ядер, должно сделать процессор подходящим для применения в более требовательных устройствах – смартбуках и нетбуках. Проектировщики планируют получить два варианта реализации Cortex-A9 MPCore в виде топологических блоков, подходящих для интеграции в продукты, рассчитанные на выпуск по 40-нм техпроцессу, освоенному компанией TSMC. Предполагается, что тактовая частота этих продуктов составит 2 ГГц и даже больше.
Наборы топологических блоков будут включать до 8 Гб кэш-памяти второго уровня и элементы, необходимые для поддержки систем с симметричной многопроцессорной обработкой. Компания рассчитывает комплектовать наборы всем необходимым для интеграции IP-ядер непосредственно в однокристальные системы. Поддержка многоядерных конфигураций была заложена в Cortex-A9 с самого начала. Разработка должна быть завершена в IV квартале, так что первые продукты на новом процессоре могут появиться уже в будущем году.
AMD
Корпорация AMD выпустила свои первые интегрированные чипсеты для серверов. Ранее известный под именем Fiorano, новый продукт включает в себя северный мост серии SR5600 в паре с чипом южного моста SP5100, к которому подключено графическое решение ATI ES-1000.
Новая платформа поддерживает до четырех процессоров AMD Opteron с четырьмя и шестью вычислительными ядрами. На этапе запуска будет использоваться старый процессорный разъем 1207 (Socket F). Основные новшества, которые AMD внесла в платформу – технологии HyperTransport 3, AMD- V и AMD-P, а также встроенная поддержка виртуализации ввода-вывода IOMMU. В северный мост встроена поддержка не менее 42 линий PCI Express 2.0. Ключевой элемент новой платформы AMD – чип северного моста серии SR5600, наследник чипсета 790FX, который выпускается в трех вариантах для различных сегментов рынка. Начальное решение SR5650 отличается повышенной энергоэффективностью, SR5670 среднего уровня нацелен в основном на блейд-серверы, а SR5690 предназначен для высокопроизводительных систем и серверов, выполняющих операции рендеринга.
Также представлена спецификация серверной платформы на базе новых чипов, называющаяся Kroner. Первые продукты на базе нового стандарта AMD выйдут до конца 2009 года. Их выпустят такие компании, как Tyan и Supermicro. Производители серверов первого эшелона HP, Dell и IBM предпочитают дождаться следующей серверной платформы AMD – Maranello, а также новых 12-ядерных процессоров Magny-Cours.
Advanced Micro Devices распространила среди сотрудников внутреннее сообщение, в котором отмечается, что компания отменяет программу заморозки зарплат. Ранее AMD заморозила рост выплат всем сотрудникам, а ряду категорий персонала выплаты даже были сокращена на 5-20%. Сейчас CEO компании Дирк Мейер сообщил, что зарплаты будут восстановлены по уровню декабря прошлого года.
«Это хорошие новости для почти 11.000 наших работников», – пишет представитель AMD Бренда Роурик. В письме не указывается, что именно стало причиной отмены программы заморозки зарплат, единственное, что отмечается, так это то, что «тихий период» для AMD завершен. Также отмечается, что AMD рассчитывает выйти к концу года на показатели прибыльности: мировая экономика начинает набирать силу, и это хорошо для AMD и ее продуктов.
Samsung
Компания Samsung Electronics намерена внести свой вклад в противостояние в сегменте мобильных ПК с x86-совместимыми моделями и уже предприняла практические шаги в этом направлении. Она представила два процессора на ядре ARM CORTEX-A8. Новинки работают на частоте 1 ГГц. Они получили обозначения S5PC110 и S5PV210. Первая модель предназначена для смартфонов и подобных им устройств, а вторая – для изделий покрупнее, в том числе, нетбуков.
К достоинствам S5PC110 и S5PV210 компания относит малое энергопотребление, что увеличивает время автономной работы. Снизить потребляемую мощность удалось за счет особенностей архитектуры, применения технологий энергосбережения и 45-нм технологии, оптимизированной по критерию энергопотребления.
Процессоры имеют по 32 Кб кэш-памяти команд и данных, и 512 Кб кэш-памяти второго уровня. Кэш-память большого объема и высокая тактовая частота сокращают время отклика пользовательского интерфейса и обеспечивают решение достаточно сложных задач, таких, например, как просмотр web-страниц. Для ускорения 3D-графики и просмотра видео в высоком разрешении процессоры S5PC110 и S5PV210 оснащены интегрированными графическими ядрами и кодеками с поддержкой воспроизведения и записи в формате Full HD (1080p при частоте 30 кадров в секунду). Кроме того, они имеют встроенные интерфейсы HDMI 1.3 и USB 2.0.
Модель S5PC110 впускается в корпусе типа FBGA размерами 14х14 мм, который предусматривает «многоэтажную» компоновку с микросхемами памяти OneDRAM, mobile DDR и LP DDR2. Модель S5PV210 выпускается в корпусе типа FBGA размерами 17х17 мм. Она оснащена двухканальным 32-разрядным интерфейсом памяти DDR2.
Образцы новых процессоров будут доступны в декабре.
Также компания Samsung Electronics объявила о начале выпуска чипов памяти типа PRAM плотностью 512 Мбит. Энергонезависимая память нового поколения характеризуется высоким быстродействием и малым энергопотреблением. Аббревиатура PRAM расшифровывается, как phase change random access memory – память с произвольным доступом, в которой используется эффект фазового перехода.
Высокая плотность хранения, большое быстродействие и малое энергопотребление открывает новой памяти дорогу в смартфоны, где такое сочетание свойств очень востребовано. По оценке Samsung, применение PRAM позволит увеличить время работы от батареи более чем на 20%.
В микросхеме PRAM плотностью 512 Мбит блок размером 64 тысячи слов можно стереть за 80 мс, что более чем на порядок превосходит показатель флеш- памяти типа NOR. При работе с сегментами данных объемом 5 Мб, память PRAM способна стирать и перезаписывать информацию примерно в семь раз быстрее, чем NOR.
Первые продукты Samsung PRAM изготавливаются по 60-нанометровой технологии, той же, которая применяется для выпуска флеш-памяти типа NOR. О цене новой памяти и объемах выпуска компания пока молчит.
Денис Лавникевич
Компьютерная газета. Статья была опубликована в номере 38 за 2009 год в рубрике бизнес
