英特尔四核处理器：揭密八大看点(转)

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在日前于美国纽约城举行的英特尔春季分析会上，首席执行官Paul Otellini及其智囊团详细描绘了这家芯片巨头的宏伟蓝图。在大刀阔斧进行成本削减之中的英特尔，经过了过去几年艰苦的商业环境，如今全力以赴用新技术开创新局面。
例如，可随处使用的无数双核与四核处理器、初次登场的先进45nm制造工艺以及雄心勃勃地开始努力推广应用的手持互联网设备等等。通过详细审查会议的信息，我们从英特尔公司的近期路线图中总结了最为重要的看点，并结合其高级经理们的演讲稿PowerPoints文件，以图片画廊的形式向你展示最为值得注意的新技术。
用于手持网络浏览器的芯片
英特尔认为，超级移动个人电脑(UMPC)将是下一个伟大的产品，它称之为功能裁减型设备。但是，UMPC真的是具有加强网络浏览能力的智能或iPhone固醇。“未来几年内，我们将看到这些移动互联网设备的兴起，”Otellini说，“它们现在已经上市，但是，还没有形成规模。”
英特尔已经推出其第一款UMPC级处理器，该芯片被称为McCaslin。有趣的是，它不是被用于手持浏览器中，而是被用于苹果电视中。针对这些手持浏览器应用，英特尔确实投入了一款更为强大的芯片Menlow，预计该芯片要到2008年上半年才能准备就绪。与运行于Windows的McCaslin不同，英特尔表示，Menlow将同时支持Windows和Linux。
在Menlow之后，英特尔计划推出更小、更快和功耗更低的处理器。“这对我们来说仅仅是开头，”英特尔公司负责超级移动性组的总经理Anand Chandrasekhar说，“我们利用Menlow平台的基本技术要素已经到位，然后，我们要对其进行反复设计，以降低功耗并提高性能。”

图1：英特尔发展路线图中的器件代码。核心微架构的设计已经完成，将被推广应用到英特尔今年要推出的处理器产品线当中。

更多“核”，更多的四核
在“核”中是什么？对于英特尔公司来说，该术语模棱两可：核(Core)的第一个字母是“c”，指的是为英特尔最新的处理器提供处理能力的微架构；小写字母的核(core)在英特尔也大行其道，因为双核与四核处理器组成了英特尔公司最有利可图的芯片。
英特尔已经推出了若干四核台式机芯片，作为其双核Quad和Extreme家族的组成部分。在服务器领域，英特尔将在其低电压3500和7300系列中交付使用不少于具有9个四核处理器的Xeons。
在春节分析师活动中，英特尔强调，其核(Core)架构整体上包括双核及四核芯片，超过它专门做的四核。英特尔公司首席执行官Paul Otellini说：“我们将逐渐推广应用我们的核微架构，在所有市场领域，自顶向下分别是单核、双核与四核。”
英特尔处理器核的特点在于具有称之为“宽动态执行”的功能。更为重要的是，其工作功耗比为奔腾4提供处理能力的Netburst架构要低。“我们期望到今年底自顶向下百分之百地采用核微架构，”Otellini说，“今年全年，我们正以非常快的速度取代所有的产品，甚至以核微架构的变种渗透到奔腾处理器和赛扬处理器的领域。这就赋予我们在每一个领域的性能领先地位，并赋予我们高度的成本优势。”
然而，显然四核对于英特尔的前进来说将越来越重要。在2007年下半年随时可能发布两款采用英特尔最新45nm芯片技术的新型四核处理器：用于台式机的Yorkfield和用于服务器的Harpertown。

图2：Harpertown和Yorkfield将是英特尔公司采用45nm技术的第一款四核处理器(65nm四核处理器已经交付使用)。

转向45nm芯片制造技术
在45nm这种下一代芯片制造技术进步的竞赛中，看来英特尔已经比AMD领先至少一年(45与芯片蚀刻的特征尺寸有关)。AMD可能要到2008年底才能推出45nm的处理器。
在春季分析师活动中，英特尔公司的工艺和制造组的总经理Robert Baker说，英特尔公司的四家工厂已经在45nm芯片制造方面准备就绪(此图)。
“Penryn及其第一代45nm产品将在今年下半年推出，”Otellini说，“Nehalem?下一代微架构?将于2008年以45nm工艺推出。在09年我们要保持推出新芯片的节凑，开始部署32nm芯片，实质上就是Nehalem的缩微版。在2010年，我们将推出称为Sandy Bridge的新型微架构。”
在基于45nm工艺的芯片上设计较少的功能，其固有的好处在于低功耗工作。此外，缩小裸片的尺寸容许英特尔把更多的功能添加到芯片上，Baker解释说。例如，有了Penryn，英特尔就可以利用额外的空间来提高高速缓冲存储器的容量，并增加新的指令，从而使处理器更精于处理视频和多媒体。
对于英特尔的芯片设计工程师来说，并不是不热衷于集成更多的功能。正如Baker解释说，在利用附加的空间来增加更多的功能和降低成本的要求之间存在着压力；后者要求不增加新的功能，而是利用未用空间使晶圆上能够制造出更多的芯片，从而提高产量。
几年来，向着更小特征尺寸前进的步伐一直没有受到阻碍，但是，在向45nm转移的过程中并不能享用已经取得的成就。确切地说，像英特尔和IBM这样的公司近年来一直谋求从实际和基础物理学两个方面突破硅的极限，因为在一些组件只有几个元件大的地方，片上元件更接近于那些组件的尺寸。最大的问题一直是被称为“泄漏”的问题，表现在电流并没有维持在它被期望的数值。
那就导致人们寻求新型的材料。英特尔认为，在称为高K金属新材料领域它已经取得了巨大突破，从而取代了过去30年一直使用的多晶硅。“这是在材料领域的根本变革，”Baker说。
英特尔下一步将利用由采用45nm工艺获得的额外空间，开始把图形处理集成到处理器本身当中。有趣的是，那正是英特尔公司内部一些芯片设计工程师早在上世纪90年代就强烈要求公司做的事情，据报道，当时那种行动方向被否决了，因为英特尔的业务优势更多地在于把非CPU的功能放在辅助芯片组上，从而可以分开销售。
45nm工艺也将被用于构建具有8核以上的处理器，其中，一款名为Larrabe的设计已经在画电路板。根据Otellini透露，Larrabe将“满足非常非常高性能的图形和高性能计算需求。”

图3：四家芯片制造商将逐步过渡到生成45nm处理器。

具有8核以上处理器的服务器平台
英特尔公司正在全力以赴地抗击AMD公司即将发布的四核服务器芯片?Barcelona?的挑战。AMD把它定位为业内第一款“原创”四核芯片，意味着其设计是从头开始把四颗处理器集成到单片硅之上。相比之下，AMD指出，英特尔公司现有的四核芯片把两颗双核器件塞入单一封装之中。英特尔公司的首席执行官Otellini为此作出了著名的雄辩，“我认为，如果你认为人们会在乎封装的话，你将错失市场机会。”
目前，英特尔公司在四核竞争中的领先地位正结出硕果。在春季的分析师会议上，Otellini表示，四核Xeons正被争相抢购，特别是在针对双核处理器的著名的DP配置中。这种“DP”指的是不由芯片的内部配置，而是由服务器的若干插座配置。所以，如果在服务器主板上存在两个插座，并且每一个插座安装一颗四核处理器的话，最终结果是构成一台非常强大的8核服务器。
“今年第一季度，我们的四核版本的DP服务器完全击败了竞争对手的DP产品线，”Otellini说，“在我们的DP出货中，四核版本的服务器的百分比持续增长，为什么？对于服务器部署来说，四核DP是甜蜜点。就把它视为一种非常有成本效益的8核机器：两个处理器，每一个上面有四颗处理器。”

图4：服务器芯片?双核与四核?将不断推广Xeon的品牌。

削减开销，雇佣更多的工人
在春季分析师会议上，Otellini及首席财务官Andy Bryant在演讲中认为，如果你不能独自通过卖出更多的芯片或以更高的价格发号施令(对于微处理器来说，后者最为困难，最强大的芯片除外)而增加营业收入，那么，有助于提升你的销售收入底线的灵丹妙药就是削减成本。那正是英特尔公司正在做的事情，并将贯穿全年。
正如Otellini在PowerPoint文件中总结其战略时所说：“较低的成本结构和以成本为目标的设计，将提高我们在现有和新兴市场的竞争力，”并且“结果是：2007和2008两年的底线增长率超过顶线增长率。”
Bryant在其演讲中概要地指出，英特尔公司的财务管理“取得了长足进展，但是，仍然需要努力。”它的宣传材料指出，英特尔的资本开支将压缩2.5亿美元以上，或2007年比2006年将压缩5%；然而，整体的资本开支仍旧高达55亿美元。
如此拮据的财务控制意味着，英特尔必须在大量生产如此多采用新技术的处理器时要非常重视执行，因为构建处理器的成本很难再进一步降低。Bryant在他的发言期间说：“把领先产品家族推向市场的成本大约为30亿美元。”
英特尔的成本控制还涉及降低内部的总人数。今年4月，据报道英特尔已经实现了把人力从103,000人缩减为92,000人的目标。“人数将继续减少，”Otellini在春季分析师会议上说。
Otellini并没有提供精确的数字，然而，近来的报告显示，位于美国新墨西哥州的一家芯片厂将因设备更新而裁减1,000名工人。

图5：削减成本是英特尔财务策略的重要元素。

大举进军像中国和印度等新兴市场
在个人电脑领域的所有玩家?芯片供应商和系统设计公司?来说，美国是一个成熟市场，在过去十年中，世界上任何其它地方都没有达到过它曾经拥有的那种增长率。但是，亚洲仍然是尚未打开的巨大市场，在那里许多人至今还没有购买过第一台个人电脑。
由此而来的出人意料的变化就是，在富裕的(美国)国内市场，最尖端的处理器一直热销；相比之下，英特尔公司认为更廉价、设计更精简的处理器将成为促进海外市场发展的重要手段。确实，英特尔已经看到一个可能不久将购买电脑的超过1.3亿人口的市场。“这就是刚刚具备购买计算机的能力的总人口数，”英特尔公司的销售和市场组总经理Sean Maloney在春季分析师会议上说，“我们相信那些人口中绝大多数将购买笔记本电脑。”
为了利用已经感觉到的强大的海外市场需求，英特尔公司正提供有时侯令人误解的混合型产品，使之适用于笔记本电脑、简朴古老的个人电脑和新型的重量轻的移动平台。有那么一个低成本的个人电脑平台，孤立地看，它在一定程度上类似于针对MIT的100美元One Laptop Per Child(针对儿童需求的台式机)作出的响应。英特尔已经设计了一种300美元的“同学个人电脑”，这种台式机采用了赛扬处理器，配置2GB闪存和7英寸屏幕。
此外，Silverthorne也随处可用，该芯片似乎有若干作用。英特尔常常称之为独立的处理器，它将为UMPC和手持网络浏览器提供处理能力。然而，因为Otellini把它的特性归结为具有“2003/4主流移动处理器性能”的处理器，它可能显然是针对新兴的低成本笔记本电脑市场寻求出路。
此外，市场上已经出现了许多传统风格的笔记本电脑平台。
更多的笔记本，更多的无线联网功能
英特尔在美国的笔记本电脑处理器的销售也出现了增长，据报道，目前每个家庭的笔记本电脑的渗透率不到“半台”，因此，它计划推出一系列新型的笔记本电脑平台。
“我们5月6日推出了我们的第四代Centrino处理器()，该平台的代码名称为Santa Rosa，”Otellini说，其特色在于具备一个新型的Merom 处理器和802.11n无线电、一体化图形处理以及英特尔最新的透平存储器。Otellini表示希望Santa Rosa能够非常快速地获得普及应用，并说，它将在相当短的订购期内占据英特尔公司笔记本电脑处理器出货量的绝大多数。
Montevina笔记本电脑平台将于2008年跟进，它配备一个45nm的双核处理器，最为值得注意的可能是其混合与匹配无线电功能。Montevina 将配备标准的WiFi和较新的WiMAX两种无线联网功能，英特尔一直强调希望它不久将占据主宰无线标准选择的地位。

图6：Santa Rosa将是下一代基于Centrino处理器的笔记本电脑平台。

系统级芯片：Tolapai与Silverthorne并驾齐驱
Tolapai和Silverthorne是有趣的一对产品，在某种程度上标志着英特尔公司的新航程。这家半导体巨人迄今为止一直都是提供处理器产品；即提供OEM或零售客户能够从货架上购买的芯片。
系统级芯片采用的是完全不同的流片切片。在50,000英尺的水平上，你可以不把SoC视为一个产品，而是一系列知识产权构建起来的芯片。即半导体设计公司要具备了设计SoC所需要的一切不同的模块，包括：处理器、逻辑、RAM、甚至像图形引擎这样的辅助功能。
当OEM提出需要特定版本的那种芯片时，会针对它想制造的特殊产品进行定制，然后，半导体供应商才开始付诸实施。它把需要的模块从虚拟架上取出，集成在一起，烧一个掩膜，然后，把整个设计递交给代工厂。那就是定制芯片。
这正是英特尔为Tolapai和Silverthorne所设想的应用(英特尔还将为后者提供最新的组成部件)。该设计似乎分别针对高和低端应用。
英特尔公司于4月在北京举行了开发商论坛，下面给出了新闻发布中对Tolapai的解释。
在“面向企业的系统级芯片计划”中，英特尔公司高级副总裁Pat Gelsinger揭开了Tolapai计划的神秘面纱，这是第一款把若干关键系统元器件集成到单一的、基于英特尔架构的处理器之中的企业级SoC产品家族。与标准的四芯片设计相比，2008年上市的Tolapai产品有望把芯片的占位面积缩小45%，功耗降低大约20%，与此同时，改进吞吐量性能和处理器的效率。Tolapai将包含新的英特尔QuickAssist Integrated Accelerator(一体化加速器)技术。与面向企业级应用的Tolapai相比，Silverthorne?如上所述?将针对UMPC级手持设备的应用。
英特尔公司染指SoC的意义重大，因为传统上SoC一直以来常常都把目标市场定位于那些没有足够的批量的产品，如果针对这种应用发布一款“全尺寸通用型”产品是不划算的。英特尔一向专注于大批量生产的产品市场，并且总是坚持提供重要的芯片方案。
或许，英特尔公司选择尝试SoC意味着它将采取几分为招徕顾客而亏本销售商品的策略。也就是说，或许它意味着开始时以Silverthorne介入UMPC市场，即使赚钱不多也是令人满意的，如果它有助于培育那个市场的话(记住，超级移动个人电脑市场目前实际上不存在，此外，英特尔对蜂窝电话芯片市场的全面进攻以失败告终；或许，前车之鉴已经让英特尔获得灵感，从而改弦易辙)。
如果与这种假设吻合的话，锁定高端应用的Tolopai怎么样呢？高端应用可能是英特尔最能够学习如何普及应用并运行其SoC技术的地方。此外，英特尔可能预想未来不远的某一天占据领先地位的计算机(采用16位、32位或64位处理器)不再是日用品的空间，因此，它想未雨绸缪在SoC上取得飞跃。

图7：系统级芯片可能是英特尔公司长期技术策略最为新奇的组成部分。