Калейдоскоп инноваций Intel
По традиции, первые месяцы года всегда приносят интересные новости в области разработки микропроцессоров, представляемые на ежегодной международной конференции по полупроводниковым микросхемам в Сан-Франциско (International Solid State Circuits Conference, ISSCC). Не стала исключением и минувшая конференция – на ней корпорация Intel предложила на суд специалистов пятнадцать исследовательских работ. Прежде всего, был детально представлен энергоэффективный процессор Silverthorne, разработанный "с нуля" по 45-нм технологии для использования в мобильных интернет-устройствах (Mobile Internet Device, MID).
Потрясает, прежде всего, его энергопотребление, которое составляет около 2 ватта, что на порядок меньше, чем у процессора ULV Intel Pentium M на ядре Dothan, который всего два года назад считался уникальным по этому же параметру. Одна из причин такой энергоэффективности - специально разработанная микроархитектура, совместимая с микроархитектурой Intel Core, дополнительные микроархитектурные инновации – такие, как технология Deep Power Down (C6), а также использование металлического затвора и диэлектрика Hi-K при производстве транзисторов. Также были представлены подробные сведения о первом четырехъядерном процессоре семейства Intel Itanium 2, имеющем кодовое наименование Tukwila.
Этот монокристаллический четырехъядерный процессор располагает более чем 2 миллиардами транзисторов и кэш-памятью 30 Мб, изготовлен по технологии 65 нм и может работать с частотой до 2 ГГц. За счет использования многопоточной технологии процессор Tukwila может обрабатывать до 8 потоков инструкций. Его производительность оценивается примерно в 2 раза выше, чем у самого современного на сегодня двухъядерного процессора Intel Itanium 2 серии 9100; при этом энергопотребление Tukwila возрастет лишь на 25%.
Большое внимание специалистов Intel было уделено беспроводным технологиям. Корпорация Intel давно и плодотворно работает над созданием цифрового универсального радио-компонента, разрабатываемого на базе кремниевых технологий и, будучи интегрированным в компьютер, позволяющего интеллектуальным образом автоматически осуществлять беспроводное соединение с той сетью, которая определяется для максимально эффективной работы. Уже в этом году появятся ноутбуки и смартфоны, способные работать как в сетях Wi-Fi, так и в новых сетях WiMAX с помощью беспроводного модуля с поддержкой обеих технологий. Цель ближайшего будущего - создание перестраиваемого модуля, способного работать в сетях класса WPAN, WLAN и WWAN.
Одно из наиболее ярких достижений Intel на этом пути, представленное на ISSCC, - это усилитель мощности для цифрового радио, выполненный по 65-нм технологии в виде транзисторного устройства размером 1,6х,3 мм, легко интегрируемого в другие цифровые системы. Данный усилитель будет использоваться для связи между клиентскими устройствами и базовыми станциями, при этом предполагается, что с его помощью можно будет достичь высокой пропускной способности – так, за одну минуту можно будет передать видеофильм с высоким разрешением (HD), тогда как современные устройства WLAN затрачивают на это десятки минут и даже часы.
Несколько работ Intel, представленные на конференции ISSCC, были посвящены исследованиям в области новых элементов памяти. Несмотря на то, что корпорация Intel не производит память для компьютеров, она активно ведет разработки в этом направлении, чтобы использовать результаты в дальнейшем – например, при производстве кэш-памяти процессоров. На ISSCC впервые был продемонстрирован прототип многослойной ячейки памяти на основе механизма смены фазовых состояний (Phase Change Memory, PCM).
Ячейка емкостью 256 Мб, изготовленная по 90-нм технологии, позволяет с помощью специального программного алгоритма реализовывать несколько стадий между двумя разными состояниями - аморфным и кристаллическим – материала, являющегося основой модулей памяти PCM ("халькогенид" - Ge2Sb2Te5). Новая технология обеспечивает очень быстрое чтение и запись информации при более низком энергопотреблении, чем традиционная флэш-память, и обеспечивает более стабильное хранение данных. Переход от хранения информации в форме одного бита на ячейку к многослойным ячейкам позволит существенно повысить плотность интеграции памяти и удешевить ее.
Другое интересное достижение Intel в области разработки устройств памяти является еще одним шагом на пути к тера-вычислениям. Intel представила ячейку памяти емкостью 2 Мб, работающую с частотой 2 ГГц с полосой пропускания 128 Гб/с. Она построена на основе 65-нм технологического процесса и имеет в два раза большую плотность интеграции, чем память SRAM, при этом время доступа у нее составляет всего 2 наносекунды.
Потрясает, прежде всего, его энергопотребление, которое составляет около 2 ватта, что на порядок меньше, чем у процессора ULV Intel Pentium M на ядре Dothan, который всего два года назад считался уникальным по этому же параметру. Одна из причин такой энергоэффективности - специально разработанная микроархитектура, совместимая с микроархитектурой Intel Core, дополнительные микроархитектурные инновации – такие, как технология Deep Power Down (C6), а также использование металлического затвора и диэлектрика Hi-K при производстве транзисторов. Также были представлены подробные сведения о первом четырехъядерном процессоре семейства Intel Itanium 2, имеющем кодовое наименование Tukwila.
Этот монокристаллический четырехъядерный процессор располагает более чем 2 миллиардами транзисторов и кэш-памятью 30 Мб, изготовлен по технологии 65 нм и может работать с частотой до 2 ГГц. За счет использования многопоточной технологии процессор Tukwila может обрабатывать до 8 потоков инструкций. Его производительность оценивается примерно в 2 раза выше, чем у самого современного на сегодня двухъядерного процессора Intel Itanium 2 серии 9100; при этом энергопотребление Tukwila возрастет лишь на 25%.
Большое внимание специалистов Intel было уделено беспроводным технологиям. Корпорация Intel давно и плодотворно работает над созданием цифрового универсального радио-компонента, разрабатываемого на базе кремниевых технологий и, будучи интегрированным в компьютер, позволяющего интеллектуальным образом автоматически осуществлять беспроводное соединение с той сетью, которая определяется для максимально эффективной работы. Уже в этом году появятся ноутбуки и смартфоны, способные работать как в сетях Wi-Fi, так и в новых сетях WiMAX с помощью беспроводного модуля с поддержкой обеих технологий. Цель ближайшего будущего - создание перестраиваемого модуля, способного работать в сетях класса WPAN, WLAN и WWAN.
Одно из наиболее ярких достижений Intel на этом пути, представленное на ISSCC, - это усилитель мощности для цифрового радио, выполненный по 65-нм технологии в виде транзисторного устройства размером 1,6х,3 мм, легко интегрируемого в другие цифровые системы. Данный усилитель будет использоваться для связи между клиентскими устройствами и базовыми станциями, при этом предполагается, что с его помощью можно будет достичь высокой пропускной способности – так, за одну минуту можно будет передать видеофильм с высоким разрешением (HD), тогда как современные устройства WLAN затрачивают на это десятки минут и даже часы.
Несколько работ Intel, представленные на конференции ISSCC, были посвящены исследованиям в области новых элементов памяти. Несмотря на то, что корпорация Intel не производит память для компьютеров, она активно ведет разработки в этом направлении, чтобы использовать результаты в дальнейшем – например, при производстве кэш-памяти процессоров. На ISSCC впервые был продемонстрирован прототип многослойной ячейки памяти на основе механизма смены фазовых состояний (Phase Change Memory, PCM).
Ячейка емкостью 256 Мб, изготовленная по 90-нм технологии, позволяет с помощью специального программного алгоритма реализовывать несколько стадий между двумя разными состояниями - аморфным и кристаллическим – материала, являющегося основой модулей памяти PCM ("халькогенид" - Ge2Sb2Te5). Новая технология обеспечивает очень быстрое чтение и запись информации при более низком энергопотреблении, чем традиционная флэш-память, и обеспечивает более стабильное хранение данных. Переход от хранения информации в форме одного бита на ячейку к многослойным ячейкам позволит существенно повысить плотность интеграции памяти и удешевить ее.
Другое интересное достижение Intel в области разработки устройств памяти является еще одним шагом на пути к тера-вычислениям. Intel представила ячейку памяти емкостью 2 Мб, работающую с частотой 2 ГГц с полосой пропускания 128 Гб/с. Она построена на основе 65-нм технологического процесса и имеет в два раза большую плотность интеграции, чем память SRAM, при этом время доступа у нее составляет всего 2 наносекунды.
