英特尔展示四大进展 论文透露技术秘密(1)
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阅读提示:张晓强在英特尔负责开发嵌入式内存技术,包括用于未来微处理器和通讯产品上的高速低耗嵌入式内存电路。他主持设计并成功实现了微处理器从90nm向45nm制造工艺的过渡。翻开集成电路的发展史,多项重大技术.....

张晓强在英特尔负责开发嵌入式内存技术,包括用于未来微处理器和通讯产品上的高速低耗嵌入式内存电路。他主持设计并成功实现了微处理器从90nm向45nm制造工艺的过渡。

翻开集成电路的发展史,多项重大技术突破和成果都在ISSCC 上首次发表,如CMOS 逻辑电路、RISC 处理器、NAND Flash、多核处理器……正因如此,这一源起1953年宾夕法尼亚大学的固态电子电路研讨会,逐渐成为全球集成电路与系统芯片研究者最关注的论坛之一。

在近期于旧金山举行的ISSCC 2008上,英特尔发表了14篇涵盖处理器、无线通信、存储、万亿次计算等领域的技术论文。这些成果将给信息技术发展带来哪些影响?本报记者电话连线英特尔院士张晓强,为读者深入解读。

处理器:深度进化中

处理器是英特尔的看家法宝,此次披露的是此前被广为关注的Silverthorne和Tukwila处理器的技术细节。前者是面向移动互联网设备的低功耗IA处理器,后者是面向高端,对抗RISC的下一代安腾处理器。

据张晓强介绍,英特尔3月3日发布的Silverthorne处理器采用了最新的45nm高K金属栅制造工艺,其系列处理器的功耗控制在2.5W以下。这种处理器专门面向英特尔称之为MID的第一代移动互联网设备开发,当然,也包括UMPC等类似的超便携设备。

英特尔为此设计了全新微架构。该架构与Core 2 Duo指令集完全兼容,基于双码、双发射的按序执行,拥有16级流水线。该微架构还将采用升级的功耗管理技术,如深度节能C6状态、无网格时钟分配、针对功耗优化的寄存器组、时钟门控、CMOS总线模式和分离式 I/O 电源等,通过众多技术改进,有效降低了动态和泄漏功耗。

与英特尔2006年推出的ULV单核处理器相比,Silverthorne处理器的TDP有望降低到它的1/10左右;与此同时,Silverthorne还能提供最高2GHz主频,以获得完整的互联网体验,运行主流应用软件,这就为移动互联网设备的快速发展铺平了道路。

Tukwila是一款基于65nm制造工艺、集成20亿晶体管的4核安腾处理器,其第一版产品预计于今年年底面世。安腾面向关键任务领域,在高度集成的情况下,Tukwila将性能提升至双核安腾9100 系列的两倍,RAS性能也更为先进。Tukwila的总体片上缓存达到30MB,比当前产品高出了10%;QuickPath 互连和集成内存控制器则带来了9倍的互连带宽和6倍的内存带宽,这些都直观地表现出安腾处理器的深度进化。

无线:集成与降耗

我们也了解到英特尔在低成本数字多无线接入取得的最新成果。目前的无线接入方式处在离散式阶段,如WLAN、WWAN分别设计,不仅成本高,而且体积庞大。张晓强介绍说,英特尔发布的多款放大器,在无线芯片上实现了更高的元件集成度,将离散式推进到集成式无线接入阶段。也就是在各种小型设备上,通过实现WLAN与WWAN的双标准单芯片集成,提升性能,并降低功耗。

在展示的数款放大器中,一款是面向802.11a/g/n应用的MIMO多波段收发器,它采用90nm CMOS工艺,可实现低功耗、小巧外形和低成本;还有一款是采用65nm CMOS工艺、用于多无线接入的E级CMOS功率放大器,可提供28.6dBm的功率输出。该功放的意义在于,实现远程通信(如WiMAX)需要功率1W左右的高功率放大器的支持,该器件就能为 WWAN提供近 1 W的无线射频输出,提供广阔的覆盖范围,同时还采用新型技术实现了高数据速率必需的精密调制功能。

此外,英特尔还展示了高频采样的模/数转换器,测量整个Wi-Fi波段中的每个波段,感知来自同一波段的其他无线信号的干扰,通过自我调节达到最佳功率性能比,并提供优化的信道选择。在信号强时,它可减少耗电量,以高能效方式支持Wi-Fi/WiMAX带宽。这些成果都是为了实现未来采用单芯片处理多种无线标准的愿景,届时,各项性能指标将获得更明显的提升,同时也通过缩减体积促进便携设备小型化。

存储:促密度攀升

相变存储器(PCM)是一项极富潜力的新型存储技术,英特尔为此保持着高投入,即将合资成立的Numonyx公司的技术方向之一就是PCM。通过联合开发,英特尔和意法半导体展示了在PCM方面取得的重大突破——首个可展示的采用PCM技术的多层单元(MLC)设备。

PCM原理简单说就是通过改变一种硫属化合物的状态来存储数据,它以比传统闪存更低的功耗实现快速读写,并实现更稳定的数据保存。过去的单层单元PCM只有两种状态来记录数据,此次采用独特算法,研究人员在硫属化合物的非晶态与晶态间创造了另两种状态,这样就有四种状态来记录数据,从每单元1比特转变为MLC,意义在于以更低的单位字节成本提高存储密度。

基于45nm高K金属栅极制造工艺,英特尔还开发出一款高性能、低功耗的SRAM。小型SRAM单元有利于在处理器内集成更大容量的缓存,该SRAM就支持比原来大50%的片上L2(6MB)缓存,用于英特尔第二代双核和四核处理器的快速批量生产。SRAM设计与高效的功率管理电路一起,使电路能更好地适应型号变化,并有助于提高生产成品率。

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