Юбилейный осенний форум IDF 2007

Краткие итоги

32-нанометровый технологический процесс производства: невозможное возможно

45-нанометровый технологический процесс производства и микроархитектура Enhanced Intel Core Microarchitecture

Микроархитектура Nehalem

Мобильные платформы

Ультрамобильные платформы

Стандарт USB 3.0

18-20 сентября в Сан-Франциско (США, шт. Калифорния) прошел очередной осенний Форум компании Intel для разработчиков (Intel Developer Forum, IDF).

По устоявшейся традиции Форум компании Intel для разработчиков на протяжении уже многих лет проводится два раза в год. Именно поэтому его называют весенним или осенним. За ним на протяжении нескольких лет стартовала целая череда форумов IDF, которые проходили в разных регионах мира. Однако начиная с 2007 года компания Intel существенно сократила бюджет на проведение форумов, в связи с чем их количество уменьшилось. Так, на этот год было запланировано всего три форума IDF: первый, весенний форум прошел в Пекине 17-18 апреля, второй, осенний — 18-20 сентября в Сан-Франциско, а третий, тоже осенний форум состоится в Тайбэе (Тайвань) 15-16 октября.

Если кратко охарактеризовать форум IDF, то это мероприятие, определяющее дальнейшее развитие технологий Intel и создаваемых на их базе систем и решений, ориентированное на представителей отраслей телекоммуникаций и вычислительных систем.

Конечно, столь сухое определение не передает всей масштабности данного мероприятия. Достаточно отметить, что на первом форуме IDF, состоявшемся в 1997 году в Сан-Франциско, присутствовало всего 200 разработчиков, сегодня же участниками форума ежегодно становятся более 25 тыс. технологических экспертов. За прошедшие годы форум IDF превратился в постоянно развивающуюся всемирную программу, благодаря которой разработчики и ведущие представители отрасли могут углублять свои знания о передовых технологиях, получать инструменты разработки корпоративных решений и налаживать взаимовыгодные отношения с другими компаниями.

Впрочем, говорить о масштабности форума IDF вряд ли нужно. Постоянные читатели нашего журнала прекрасно знают, что это такое, поскольку на протяжении вот уже нескольких лет мы регулярно освещаем на страницах нашего журнала это мероприятие.

Остается лишь отметить, что прошедший в сентябре форум IDF 2007 был юбилейным, поскольку в этом году данному мероприятию исполнилось десять лет.

Краткие итоги

По сложившейся традиции на форуме обсуждался широкий круг вопросов, связанных с продукцией и технологиями Intel. Так, рассматривались новые процессорные микроархитектуры, технологии и тенденции развития мобильных, серверных и настольных платформ, разработка многопоточных приложений, разработка ультрамобильных платформ, встраиваемые компоненты и решения, ускорение работы приложений и систем ввода-вывода, разработка ПО, управление электропитанием и охлаждением, технологии разработки игр, технологии увеличения времени автономной работы мобильных устройств и т.д. Естественно, осветить все темы, затронутые на форуме, в рамках одной статьи просто нереально. Поэтому мы рассмотрим лишь наиболее интересные новые технологии и продукты. Основными же темами осеннего форума IDF 2007 стали 45- и 32-нанометровые технологические процессы производства процессоров и микроархитектура следующего поколения Nehalem.

32-нанометровый технологический процесс производства: невозможное возможно

Итак, начнем с главного, как нам показалось, события осеннего форума IDF 2007 — первой публичной демонстрации микросхемы, изготовленной по 32-нм технологическому процессу.

18 сентября президент и главный исполнительный директор корпорации Intel Пол Отеллини (Paul Otellini) продемонстрировал первую в мире 300-миллиметровую подложку, построенную с использованием 32-нм технологического процесса следующего поколения.

На основе 32-нм технологического процесса в 2009 году будут создаваться процессоры семейства с кодовым названием Westmere, в которых будет использоваться процессорная микроархитектура с кодовым названием Sandy Bridge.

Президент и главный исполнительный директор
корпорации Intel Пол Отеллини демонстрирует
первую в мире 300-мм подложку, построенную
с использованием 32-нм технологического процесса
следующего поколения

Конечно же, продемонстрированная на форуме микросхема, изготовленная по 32-нм технологическому процессу, — это еще не процессор, а лишь тестовые чипы статической памяти, однако создание таких чипов является важным этапом на пути отладки технологического процесса производства процессоров. Так, в феврале 2002 года, задолго до появления процессоров, изготавливаемых по 90-нм техпроцессу, компания Intel продемонстрировала тестовую микросхему статической памяти емкостью 50 Мбит, выполненную по 90-нм техпроцессу. В апреле 2004 года, опять-таки задолго до появления процессоров, производимых по 65-нм техпроцессу, компания Intel представила тестовую микросхему статической памяти емкостью 70 Мбит, изготовленную по 65-нм техпроцессу. В январе 2006 года компания Intel продемонстрировала тестовую микросхему статической памяти емкостью 153 Мбит, созданную по 45-нм техпроцессу (процессоры, изготавливаемые по 45-нм техпроцессу, появятся в ноябре текущего года). И вот в сентябре, за два года до выпуска самих процессоров, компания Intel представляет микросхему статической памяти емкостью 291 Мбит, изготовленную уже по 32-нм техпроцессу (рис. 1).

Рис. 1. Тестовые чипы статической памяти, изготовленные
по различным техпроцессам

Полностью функциональные микросхемы Intel, созданные по 32-нм технологическому процессу (кодовое наименование процесса — P1268), объединяют логические элементы и запоминающие устройства статической оперативной памяти (SRAM) и содержат при этом более 1,9 млрд транзисторов. Для 32-нм технологического процесса используются транзисторы с металлическим затвором и диэлектриком high-k следующего поколения.

Микросхемы статической памяти, изготовленные по 32-нм технологическому процессу (рис. 2), имеют емкость 291 Мбайт, а размер ячейки памяти составляет 0,182 кв.мкм. При этом размеры самих транзисторов настолько малы, что на точке в конце данного предложения могут уместиться 4 млн таких транзисторов.

Рис. 2. Тестовый чип статической памяти
емкостью 291 Мбит, изготовленный
по 32-нм техпроцессу

А теперь о самом интересном. В 32-нм технологическом процессе производства будет использоваться 193-нм иммерсионная и сухая литография и даже 248-нанометровая сухая литография. Почему мы хотим подчеркнуть это обстоятельство? Еще три года назад никто бы не поверил, что такое вообще возможно. Причем представители компании Intel тоже говорили о необходимости перехода с DUV- на ЕUV-литографию. Впрочем, не будем бросаться терминами — лучше во всем разберемся.

Как известно, одним из важнейших этапов в производстве микросхем является литографический процесс. Литография — это технология, используемая для нанесения рисунка будущей микросхемы на слой фоторезиста посредством специальных литографических масок.

Важнейшей характеристикой литографического процесса является его разрешающая способность. От разрешающей способности напрямую зависит минимальная толщина линии, которую можно нанести на фоторезисте. В современном производстве процессоров применяется проекционная литография, которая обеспечивает высокое разрешение. В проекционной литографии используются линзы или зеркала, позволяющие проецировать рисунок маски-шаблона с уменьшением масштаба. Разрешающая способность проекционной литографии, то есть минимальная толщина линии, которую можно получить на фоторезисте, определяется критерием Релея:

где — длина волны источника излучения, NA — числовая апертура объектива, а k₁ — коэффициент пропорциональности, зависящий от типа фоторезиста и самого технологического процесса.

Из формулы для разрешающей способности оптической литографии следует, что лучшее разрешение можно получить за счет увеличения числовой апертуры проекционной установки или перехода к источниками излучения с более короткой длиной волны.

Однако увеличение числовой апертуры проекционной установки имеет негативное последствие. Дело в том, что кроме разрешающей способности литографический процесс характеризуется еще и глубиной резкости. Если разрешающая способность определяет характерный поперечный размер фокусировки, то глубина резкости — характерное расстояние фокусировки в продольном направлении. Глубина резкости вычисляется по формуле:

Как следует из данной формулы, увеличение числовой апертуры объектива негативно сказывается на уменьшении глубины резкости, а чем меньше глубина резкости, тем большую точность необходимо обеспечить при размещении пластины в проекционной установке, чтобы выдержать ее параллельность фокальной плоскости (плоскости фокуса) с точностью до долей микрометра. К примеру, при использовании 65-нм техпроцесса производства глубина резкости составляет порядка 0,2 мкм. Поэтому единственный способ увеличить разрешающую способность литографического процесса при заданной глубине резкости заключается в том, чтобы перейти к источниками излучения с более короткой длиной волны.

Если говорить об источниках излучения, то при производстве процессоров в современной литографии используется коротковолновое ультрафиолетовое излучение с длиной волны 248 нм (технологический процесс 350, 250 и 180 нм) и 193 нм (технологический процесс 180, 130, 90 и 65 нм). Литография с применением источников излучения с длиной волны 248 и 193 нм получила название DUV (Deep UltraViolet — глубокое ультрафиолетовое излучение).

Для того чтобы увеличить разрешающую способность литографического процесса при использовании коротковолнового ультрафиолетового излучения с длиной волны 193 нм, применяют различные технологии улучшения разрешающей способности, например маски-шаблоны с фазовым сдвигом. В таких масках на одну из двух соседних прозрачных линий накладывается фазовый фильтр, сдвигающий фазу проходящей волны на 180°. В результате интерференции волн в противофазе происходит их взаимное ослабление в области между двумя экспонируемыми линиями, что делает их хорошо различимыми и повышает разрешающую способность. Шаблоны с фазовым сдвигом используются в 65-нм техпроцессе. Однако применять лишь одни маски-шаблоны с фазовым сдвигом уже недостаточно, чтобы достичь разрешающей способности, характерной для топологической нормы 45 нм (45-нм техпроцесс), при использовании коротковолнового ультрафиолетового излучения с длиной волны 193 нм. Именно поэтому считалось, что возможности оптической DUV-литографии ограничены техпроцессом 65 нм и переход на техпроцесс 45 нм потребует использования новых источников излучения. Так, предполагалось, что для литографии с проектной топологией 45 и 32 нм будет применяться так называемая ЕUV-литография (Extreme UltraViolet — сверхжесткое ультрафиолетовое излучение), которая основана на использовании ультрафиолетового излучения с длиной волны 13,5 нм.

Разработками в области ЕUV-литографии в компании Intel активно занимаются с середины 1990-х годов. В частности, именно компания Intel в 1997 году сыграла решающую роль в формировании консорциума, разработавшего первый инженерный испытательный стенд EUV-литографии, и именно она установила первый в мире коммерческий аппарат EUV Micro Exposure Tool (MET) и пилотную линию по нанесению масок EUV, включающую инструменты восстановления масок и обнаружения дефектов в заготовках масок.

Переход с DUV- на EUV-литографию обеспечивает более чем 10-кратное уменьшение длины волны и переход в диапазон, где свойственные транзисторам размеры сопоставимы с размерами всего нескольких десятков атомов.

Однако с применением ЕUV-излучения связаны и некоторые проблемы. Поскольку свет с длиной волны 13,5 нм поглощается всеми материалами, в том числе стеклом, из которого изготавливаются традиционные линзы, в EUV-литографии используется полностью отражающая, а не пропускающая оптика. Маски, которые традиционно являются пропускающими, также должны быть и отражающими. Кроме того, вся система должна находиться в вакууме, поскольку световые волны диапазона EUV поглощаются воздухом.

Несмотря на успехи компании Intel в разработке ЕUV-литографии, нужно отметить, что переход на новый литографический процесс производства крайне дорог и требует практически полного переоборудования фабрик по производству процессоров. А потому продление жизненного цикла традиционной DUV-литографии — крайне важная технологическая задача. Именно поэтому параллельно с развитием ЕUV-литографии в компании Intel предпринимаются шаги по улучшению традиционной DUV-литографии. Впрочем, аналогичные разработки ведутся и в других компаниях. В частности, одной из перспективных технологий, которые позволяют продлить жизнь DUV-литографии, является так называемая иммерсионная литография. При иммерсионной литографии кремниевые пластины с нанесенным слоем фоторезиста помещаются в воду (жидкость). Идея заключается в том, что коэффициент преломления воды выше, чем коэффициент преломления вакуума, соответственно скорость распространения света в воде меньше, чем в вакууме, что эквивалентно уменьшению эффективной длины волны проходящего через воду излучения. Причем длина волны уменьшается ровно в n раз, где n — показатель преломления используемой жидкости. Уменьшение длины волны излучения позволяет повысить разрешающую способность литографии.

Пальма первенства в области иммерсионной литографии принадлежит компании IBM. Еще 20 февраля 2006 года она объявила о том, что в лабораторных условиях при применении иммерсионной литографии с источником излучения 193 нм были получены четкие линии шириной всего 29,9 нм, разделенные одинаковыми пробелами. В экспериментах IBM с использованием изготовленной установки, получившей звучное название NEMO, оптика и жидкость имели коэффициент преломления порядка 1,6, а коэффициент преломления фоторезиста составлял 1,7.

Конечно, в иммерсионной литографии есть и свои технологические проблемы. Главная из них — это получение жидкости с высоким коэффициентом преломления. При этом жидкость не должна вступать в химическую реакцию с кремниевой подложкой и слоем фоторезиста. Кроме того, при применении иммерсионной литографии приходится учитывать такие негативные явления, как температурные флуктуации жидкости, что приводит к ее неоднородности и, как следствие, к рассеиванию проходящего излучения. Существуют и другие специфические проблемы. Впрочем, мы немного отвлеклись от главной темы нашего рассказа.

Итак, в результате предпринятых шагов по улучшению традиционной DUV-литографии выяснилось, что оптическую литографию с источником излучения 193 нм можно использовать и для 45-нм техпроцесса, причем речь идет именно о сухой, а не об иммерсионной литографии. Но самое удивительное заключается в том, что и переход на 32-нм техпроцесс не потребует перехода на EUV-литографию. Как мы уже отмечали, в 32-нм технологическом процессе производства процессоров Intel будет применяться традиционная DUV-литография, причем как сухая, так и иммерсионная. Если точнее, то для критически важных слоев будет использоваться 193-нм иммерсионная литография, а для остальных слоев (то есть некритически важных) — сухая литография с источниками излучения 193 и 248 нм.

Что же касается перехода на EUV-литографию, то он откладывается, причем если ранее не было никаких сомнений в том, что EUV-литография будет применяться при 22-нм техпроцессе, то теперь и этот факт неочевиден. Во всяком случае, на форуме IDF 2007 представители компании Intel оставили этот вопрос без комментариев.

45-нанометровый технологический процесс производства и микроархитектура Enhanced Intel Core Microarchitecture

Несмотря на то что о семействе процессоров, изготавливаемых по 45-нанометровому техпроцессу на основе микроархитектуры Edvanced Intel Core Microarchitecture, говорили достаточно подробно еще на прошлом, весеннем форуме IDF 2007, этому семейству процессоров было отведено одно из центральных мест и на осеннем форуме IDF 2007. Прежде всего отметим, что компания Intel уточнила сроки выхода процессоров этого семейства: официально они будут объявлены 12 ноября.

Ранее все семейство процессоров на основе микроархитектуры Edvanced Intel Core Microarchitecture, изготавливаемых по 45-нанометровому техпроцессу, носило название Penryn, однако в дальнейшем оно распалось на целых шесть семейств, а к семейству Penryn стали относить только мобильные двухъядерные процессоры на основе микроархитектуры Edvanced Intel Core Microarchitecture, производимые по 45-нанометровому техпроцессу (рис. 3).

Рис. 3. Семейство процессоров Penryn

Итак, на основе микроархитектуры Edvanced Intel Core Microarchitecture будут выпускаться следующие семейства процессоров, изготавливаемые по 45-нм техпроцессу:

• Penryn — семейство мобильных двухъядерных процессоров серий Intel Core 2 Extreme и Intel Core 2 Duo с кэшем L2 до 6 Мбайт. Будут доступны с I квартала 2008 года;
• Yorkfield — семейство десктопных четырехъядерных процессоров серий Intel Core 2 Extreme и Intel Core 2 Quad с кэшем L2 до 12 Мбайт. Будут выпускаться с TDP 95 Вт (Intel Core 2 Quad) и 130 Вт (Intel Core 2 Extreme). Серия процессоров Intel Core 2 Extreme станет доступной с 12 ноября 2007 года, а серия процессоров Intel Core 2 Quad — с I квартала 2008 года;
• Wolfdale — семейство десктопных двухъядерных процессоров серии Intel Core 2 Duo с кэшем L2 до 6 Мбайт. Будут выпускаться с TDP 65 Вт. Станут доступны с I квартала 2008 года;
• Hapertown — семейство серверных четырехъядерных процессоров серии Intel Xeon с кэшем L2 12 Мбайт. Будут выпускаться с TDP 120, 80 и 50 Вт. Процессоры станут доступными до конца 2007 года;
• Wolfdale-DP — семейство серверных двухъядерных процессоров серии Intel Xeon DP с кэшем L2 6 Мбайт для двухпроцессорных серверов. Будут выпускаться с TDP 80, 65 и 40 Вт. Процессоры станут доступными до конца 2007 года;
• Dunnington — семейство серверных процессоров серии Intel Xeon MP для многопроцессорных серверов. Совместимы по разъему с процессорами серии Intel Xeon 7300. Станут доступны со второй половины 2008 года.

Напомним, что все процессоры семейства Penryn (в данном случае мы имеем в виду все подсемейства процессоров, то есть и Penryn, и Yorkfield, и Wolfdale, и Hapertown, и Wolfdale-DP, и Dunnington) будут производиться по новому, 45-нм технологическому процессу с использованием материалов high-k на основе гафния (материалов с высоким значением диэлектрической постоянной) для изготовления подзатворного диэлектрика транзистора, а также новых материалов самого затвора. В процессе их производства будет применяться сухая 193-нм литография (DUV-литография). При этом переход с 65- на 45-нм техпроцесс окажется даже менее затратным, нежели переход с 90- на 65-нм техпроцесс. Так, 90% используемого при производстве процессоров по 90-нм техпроцессу оборудования можно будет применять при производстве процессоров по 65-нм техпроцессу, а при переходе с 65- на 45-нм техпроцесс не понадобится менять порядка 95% оборудования (рис. 4).

Рис. 4. Сравнение затрат при преходе на новый техпроцесс
производства

Если говорить о процессорной микроархитектуре, лежащей в основе процессоров семейства Penryn, то первоначально это будет усовершенствованная микроархитектура Intel Core, получившая название Enhanced Intel Core Microarchitecture.

Среди особенностей этой микроархитектуры можно выделить (рис. 5):

Рис. 5. Особенности микроархитектуры Enhanced Intel Core Microarchitecture

• новую технологию Fast Radix-16 Divider;
• улучшенную технологию виртуализации;
• увеличенный размер кэша L2 и повышенный уровень ассоциативности кэш-памяти;
• улучшенную технологию Intel Smart Memory Access;
• поддержку набора инструкций SSE4;
• механизм суперперестановок (Super Shuffle Engine);
• новую технологию управления энергопотреблением Deep Power Down Technology;
• новую технологию Enhanced Intel Dynamic Acceleration Technology.

Технология Fast Radix-16 Divider — это новый метод выполнения деления, который обеспечивает ускорение работы делителя примерно вдвое по сравнению с процессорами предыдущих поколений.

Улучшенная технология Intel Virtualization Technology сокращает время переключения виртуальных машин в среднем на 25-75%.

Новый набор инструкций SSE4 ориентирован на обработку графики, кодирование и обработку видео, синтез трехмерных изображений, а также на игровые приложения. В данный набор инструкций включено 47 дополнительных инструкций.

Еще одна новая технология, применяемая в процессорах семейства Penryn, — это механизм суперперестановок Super Shuffle Engine. Благодаря реализации однопроходного 128-разрядного модуля перестановок, процессоры Penryn могут выполнять перестановки значений сразу во всем 128-разрядном регистре за один такт. Это существенно повышает производительность при выполнении инструкций из наборов SSE2, SSE3 и SSE4, которые содержат такие операции, связанные с перестановкой, как упаковка, распаковка и сдвиг упакованных значений. Эта функция позволяет повысить производительность при создании контента, обработке изображений и видео, а также при высокопроизводительных вычислениях.

В новых процессорах увеличен размер L2-кэша. В двухъядерном процессоре Penryn размер кэша увеличен до 6 Мбайт (по 3 Мбайт на каждое ядро процессора). В четырехъядерном процессоре Penryn размер кэша увеличен до 12 Мбайт (по 3 Мбайт на каждое ядро процессора).

Кроме размера кэша L2, возрастет и уровень ассоциативности кэш-памяти, что, как ожидается, еще больше ускорит работу и обеспечит максимальное использование ресурсов кэш-памяти.

Следующее нововведение — это технология Enhanced Intel Dynamic Acceleration Technology (улучшенная технология динамического ускорения), смысл которой заключается в следующем. В многоядерных процессорах в том случае, когда нагружено только одно ядро, а другое находится в состоянии простоя (состояния C3 — C6) с низким энергопотреблением, динамически повышается тактовая частота нагруженного ядра. Повышение тактовой частоты одного ядра реализуется таким образом, чтобы энергопотребление процессора становилось меньше его энергопотребления в состоянии, когда оба ядра работают на номинальной частоте.

Мобильный процессор семейства Penryn оснащен новым режимом работы с усовершенствованными функциями управления энергопотреблением — Deep Power Down Technology, позволяющим существенно сократить энергопотребление процессора в моменты его простоя за счет снижения влияния токов утечки внутри транзисторов. Эта технология, способствующая продлению срока автономной работы ноутбука от батарей, является важнейшим усовершенствованием мобильных процессоров Intel.

В двухъядерных процессорах Penryn и Wolfdale количество транзисторов составит 820 млн, при этом площадь кристалла двухъядерной модели будет равна 107 мм2, что на 25% меньше, чем у современной продукции Intel, выпускаемой по 65-нанометровой производственной технологии, а энергопотребление останется на том же уровне, что и в современных двухъядерных процессорах Intel, или даже будет снижено.

Ну и последняя особенность новых процессоров — это более высокая частота FSB. Так, в двухъядерном (Penryn и Wolfdale) и четырехъядерном (Yorkfield) процессорах частота FSB составит 1333 МГц.

Если говорить об основных отличиях четырехъядерного процессора (Yorkfield) от двухъядерного (Wolfdale), то в конструктивном плане четырехъядерный процессор Yorkfield представляет собой два двухъядерных процессора Wolfdale, которые совмещены в одном процессорном корпусе.

Процессоры Penryn, так же как и процессоры Silverthorne, изготовленные по 45-нм технологическому процессу, поставки которых начнутся в следующем году, будут иметь компактный размер, низкое энергопотребление и высокую производительность, что позволит использовать их для самого широкого спектра вычислительных задач — от применения в портативных компьютерах с возможностью выхода в Интернет до серверов высшего класса. Как отметил в своем ключевом докладе Пол Отеллини, корпорация Intel планирует выпустить до конца текущего года во всех рыночных сегментах 15 новых процессоров, изготавливаемых по 45-нм технологическому процессу, и еще пять в I квартале 2008 года. На данный момент процессоры Penryn корпорации Intel уже стали основой для более чем 750 проектируемых систем от ведущих компаний отрасли.

«Мы ожидаем, что процессоры Penryn смогут обеспечить не менее чем 20-процентный рост производительности и одновременное увеличение энергоэффективности, — отметил г-н Отеллини. — Передовая технология изготовления процессоров Intel по 45-нм технологическому процессу позволяет нам производить доступные процессоры со сверхнизким энергопотреблением для использования в устройствах, изготовленных в компактных формфакторах, а также создавать высокопроизводительные многоядерные процессоры с широкой функциональностью для применения в самых продвинутых системах».

Кроме того, Пол Отеллини объявил, что начиная с 2008 года корпорация Intel прекратит использование галогенов и свинца при производстве процессоров по 45-нм техпроцессу и наборов микросхем по 65-нм техпроцессу. Это позволит сделать производство экологически чистым. Первой продукцией, на производство которой распространится данное нововведение, станет платформа Menlow для мобильных устройств с возможностью выхода в Интернет (Mobile Internet Device, MID).

По 45-нм технологическому процессу процессоры будут производиться на четырех фабриках: D1D (шт. Орегон, США), Fab 32 (шт. Аризона, США), Fab 28 (Израиль) и Fab 11X (шт. Нью Мексико, США) (рис. 6). Две из них (D1D и Fab 32) уже начали выпуск процессоров, фабрика Fab28 приступит к выпуску процессоров в первой половине 2008 года, а на фабрике Fab 11X процессоры станут производиться со второй половины 2008 года.

Рис. 6. Фабрики производства процессоров по 45-нм
технологическому процессу

Увеличение объема выпуска процессоров по 45-нм техпроцессу будет происходить на фоне постепенного снижения объема выпуска процессоров по 65-нм техпроцессу, и, как ожидается, в III квартале 2008 года объем выпуска процессоров по 45-нм техпроцессу уже превысит объем выпуска процессоров по 65-нм техпроцессу (рис. 7).

Рис. 7. Планы по увеличению объема выпуска процессоров
по 45-нм техпроцессу

Микроархитектура Nehalem

После выпуска процессоров семейства Penryn на базе 45-нм производственной технологии запланирован переход на микроархитектуру нового поколения с кодовым наименованием Nehalem. Микроархитектура Nehalem, впервые публично представленная г-ном Отеллини на данном Форуме Intel для разработчиков, определяет полностью новые схемы процессора и динамической системы с возможностями масштабирования, которые демонстрируют все преимущества 45-нм технологического процесса с применением транзисторов с металлическим затвором и диэлектриком с высоким коэффициентом диэлектрической проницаемости (high-k), используемых корпорацией Intel.

Пол Отеллини провел публичную демонстрацию процессора корпорации Intel под кодовым наименованием Nehalem и заявил, что компания намерена начать поставки процессоров, изготовленных по новой микроархитектуре, во второй половине будущего года.

«Архитектура Nehalem представляет собой полностью новую микроархитектуру, продолжающую традиции микроархитектуры Intel Core и способную обеспечить крайне высокие показатели производительности и энергоэффективности, а также новые возможности для рынка серверов, — и это всего год спустя после того, как корпорация Intel переведет отрасль на 45-нм технологический процесс», — заявил г-н Отеллини.

Конечно, пока еще преждевременно в подробностях обсуждать новую микроархитектуру, да и, собственно, практически никаких деталей, касающихся этой микроархитектуры, на осеннем форуме IDF 2007 представлено не было.

Компания Intel лишь приподняла завесу тайны, придав гласности только самые общие сведения о новой микроархитектуре.

Итак, известно, что на базе микроархитектуры Nehalem будут производиться 2-, 4- и 8-ядерные процессоры, причем каждое ядро процессора будет поддерживать одновременную многопоточную обработку данных (аналогично технологии Intel Hyper-Threading). Таким образом, для операционной системы каждое ядро процессора будет представлять собой два отдельных ядра. Вопрос о том, каким образом будут объединены ядра в процессоре, то есть будут ли это истинные четырехъядерные процессоры (четыре ядра на одном кристалле) или четырехъядерный процессор будет состоять из двух двухъядерных ядер, заключенных в одну упаковку, а восьмиядерный — из четырех двухъядерных ядер в одной упаковке, пока остается открытым. Однако, скорее всего (во всяком случае, такое решение выглядит наиболее логичным), в основу микроархитектруры Nehalem будут положены истинные четырехъядерные процессоры.

Главной особенностью микроархитектуры Nehalem станет интегрированный в процессор контроллер памяти, а также архитектура QuickPath Interconnect, позволяющая связывать процессоры между собой и с остальными компонентами системы (рис. 8 и 9).

Рис. 8. Пример архитектуры двухпроцессорного
сервера на основе процессоров Nehalem

Еще одной интересной особенностью микроархитектуры Nehalem является то обстоятельство, что опционально такие процессоры могут содержать интегрированный графический контроллер. При этом пока не понятно, будет ли это отдельный графический контроллер, интегрированный внутрь упаковки процессора, или функции графического контроллера будет выполнять часть ядер процессора. Что ж, если вспомнить недавнее приобретение корпорацией Intel компании Havok, то последнее не кажется таким уж невероятным.

Рис. 9. Пример архитектуры четырехпроцессорного сервера
на основе процессоров Nehalem

Продукты на базе микроархитектуры Nehalem будут располагать не менее 731 млн транзисторов и поддерживать многоуровневую архитектуру кэш-памяти.

Внутренние соединения, поддерживаемые архитектурой Intel QuickPath, широкомасштабная отраслевая поддержка которой была анонсирована г-ном Отеллини, обеспечивают высокую скорость передачи данных.

Мобильные платформы

Одно из центральных мест на форуме IDF 2007 отводилось мобильным платформам, что, в общем-то, было вполне ожидаемым. Компания Intel уже давно и прочно удерживает позиции лидера в сегменте ноутбуков.

«Сегодня корпорация Intel является бесспорным лидером рынка мобильных компьютеров. Это происходит благодаря тому, что продукция Intel обеспечивает пользователям необходимый им уровень производительности, время автономной работы и полную функциональность доступа в Интернет, — заявил Дэвид Перлмуттер (David Perlmutter), старший вице-президент и генеральный менеджер подразделения Mobility Group корпорации Intel. — Мобильные пользователи крайне требовательны к вычислительной технике и нуждаются в еще большей мобильности, широких возможностях подключения и полной поддержке функциональности Интернета при меньших размерах самих устройств. Благодаря внедрению самых современных процессоров, изготовленных по 45-нм технологическому процессу, и поддержке мобильными компьютерами, а также (начиная с 2008 года) ультрамобильными устройствами с возможностью выхода в Интернет стандарта WiMAX, корпорация Intel сможет удовлетворить эти потребности. Кроме того, по мнению корпорации Intel, этому будет способствовать и использование некоторых технологий, которые сделают такую технику более доступной для постоянно растущего сообщества интернет-пользователей во всем мире».

Описывая новейшие тенденции в области мобильной вычислительной техники, г-н Перлмуттер особое внимание уделил будущим платформам Intel для ноутбуков и таким важным с точки зрения мобильности характеристикам, как производительность, продолжительность автономной работы, формфактор и средства беспроводных коммуникаций, а также возможности распространения этих характеристик на новые типы устройств и модели их использования. Кроме того, он обрисовал будущее беспроводных сетевых коммуникаций, включая беспроводную технологию WiMAX.

В январе 2008 года корпорация Intel выпустит обновленную версию процессорной технологии Intel Centrino Duo, ранее известной под кодовым названием Santa Rosa (теперь мобильные платформы принято называть процессорными технологиями, хотя такое определение и не вполне логично). В состав обновленной версии платформы Intel Centrino Duo (все-таки мы будет использовать понятие платформы, а не процессорной технологии) войдут процессор нового поколения Penryn и новый графический адаптер с расширенными возможностями. Благодаря процессору Penryn для мобильных ПК ноутбуки на базе обновленной платформы получат дополнительную производительность и новые функции, позволяющие продлить время автономной работы. Улучшение графических возможностей платформы произойдет в основном за счет передовых графических технологий, позволяющих повысить качество изображения, особенно в приложениях с поддержкой DirectX 10. Мобильные ПК на базе обновленной версии процессорной технологии Intel Centrino Duo также будут содержать набор микросхем семейства Intel 965 Express для мобильных ПК, беспроводной сетевой адаптер Intel Next-Gen Wireless-N, сетевой адаптер Intel 82566MM или гигабитный адаптер 82566MC, а опционально — поддерживать технологию Intel Turbo Memory.

Дэвид Перлмуттер представил также мобильную платформу нового поколения под кодовым названием Montevina, выпуск которой планируется начать в середине 2008 года. В мобильную платформу Montevina включены процессор Penryn для мобильных ПК и набор микросхем нового поколения Cantiga, поддерживающий память DDR3. Кроме того, в этой платформе будет реализована технология Robson 2.0 (следующая версия технологии Intel Turbo Memory).

Мобильная платформа Montevina станет первой версией платформы Intel Centrino для мобильных ПК, в которую будет включен опциональный интегрированный модуль Echo Peak, поддерживающий технологии Wi-Fi и WiMAX для расширения полосы пропускания беспроводных коммуникаций.

Решение Echo Peak содержит передовую технологию антенн MIMO, позволяющую увеличить пропускную способность канала данных и расширить возможности широкополосного доступа для пользователей — дома, на работе и в пути. Интеграция стандартов Wi-Fi и WiMAX в данную платформу не только позволит высвободить столь ценную площадь внутри мобильного ПК для других целей, но и создать очень экономичное решение, обеспечить высокую скорость подключения устройств и значительное сокращение расходов.

Многие OEM-производители, включая компании Acer, ASUS, Lenovo, Panasonic и Toshiba, уже высказали намерение интегрировать в будущем году поддержку WiMAX в свои мобильные ПК на базе процессорной технологии Intel Centrino следующего поколения.

Кроме того, платформа Montevina будет поддерживать видеоформаты HD-DVD/Blu-ray (для индивидуальных пользователей), а также новое поколение средств управления данными и функций обеспечения информационной безопасности (для бизнес-пользователей). Благодаря использованию примерно на 40% более компактных компонентов платформа Montevina станет идеальной основой для создания различных видов мобильных ПК — от субноутбуков до полноразмерных ноутбуков.

Ультрамобильные платформы

Понятие ультрамобильных платформ все активнее входит в нашу жизнь. И если ранее под ультрамобильными платформами понимался класс устройств, известный как UMPC (Ultra Mobile PC), то теперь ультрамобильные платформы дополнились еще и MID-устройствами (Mobile Internet Device). Напомним, что впервые такое понятие, как MID-устройства, прозвучало на весеннем форуме IDF 2007 в Пекине. Вообще, создается впечатление, что хотя Intel и пытается концептуально разделить UMPC и MID, устройства MID в скором времени придут на смену UMPC, которые так и не приобрели широкой популярности. И не даром, говоря об ультрамобильных платформах, старший вице-президент Intel и генеральный менеджер подразделения Ultra Mobility Group корпорации Intel Ананд Чандрасехер (Anand Chandrasekher) делал упор именно на MID-устройства, а о UMPC практически не сказал ни слова. Похоже, у UMPC просто нет будущего.

Напомним, что MID-устройства имеют размер экрана по диагонали от 4 до 6 дюймов (размер экрана у UMPC-устройств составляет от 5 до 7 дюймов), а значит, по своим габаритам MID-устройства практически соответствуют современным КПК. Еще одно различие между UMPC- и MID-устройствами заключается в том, что если UMPC работает под управлением операционной системы Windows, то MID-устройства будут функционировать под управлением Linux.

На форуме г-н Чандрасехер рассказал также о новой платформе Intel для MID-устройств с кодовым наименованием Menlow, выпуск которой запланирован на первую половину будущего года.

Платформа Menlow содержит разработанный с нуля процессор под кодовым названием Silverthorne на базе 45-нанометрового техпроцесса — то есть он не является усеченным вариантом Penryn. Этот процессор специально разрабатывался для ультрамобильных платформ со сверхнизким энергопотреблением — менее 5 Вт (по некоторым данным — 1,2 Вт). Кроме процессора Silverthorne в состав платформы Menlow войдет набор микросхем (чипсет) под кодовым названием Poulsbo, реализованный в виде единой микросхемы.

Ананд Чандрасехер отметил, что платформа Menlow обеспечит высокую производительность при низком энергопотреблении и будет умещаться на системной плате размером 74x143 мм, что позволит предоставлять доступ ко всем возможностям Интернета и создавать достаточно компактные устройства карманного формата.

Еще в апреле текущего года на пекинском форуме IDF корпорация Intel объявила о создании альянса по выпуску MID-устройств (MID Innovation Alliance), в который вошли ведущие отраслевые производители систем — компании ASUS, BenQ, Compal, Elektrobit, HTC, Inventec и Quanta. Г-н Чандрасехер отметил, что на протяжении последних шести месяцев эти фирмы добились значительных результатов в создании устройств на базе платформы Menlow и готовы в первой половине 2008 года вывести их на рынок. В подтверждение достигнутого в этой области прогресса он продемонстрировал работающие прототипы устройств, созданные компаниями ASUS, BenQ, Compal, Elektrobit, Inventec и Quanta.

Заглядывая в будущее, г-н Чандрасехер рассказал о платформе Intel c кодовым наименованием Moorestown для MID-устройств. Она создана по принципу «все в одном», то есть представляет собой систему в одном чипе (System-on-Chip, SOC). SOC объединяет в одной микросхеме процессор, контроллеры видео- и графической систем и памяти, а также коммуникационный концентратор. Ананд Чандрасехер заявил, что энергопотребление мобильных интернет-устройств на базе платформы Moorestown в режиме простоя будет в 10 раз ниже, чем у устройств на базе платформы Menlow.

Стандарт USB 3.0

Еще одно событие, которое никак нельзя обойти вниманием, говоря о осеннем форуме IDF 2007, — это разработка нового стандарта USB 3.0. 18 сентября корпорация Intel и другие лидеры отрасли сформировали группу USB 3.0 Promoter Group для создания суперскоростного персонального USB-соединения, развивающего скорость до 5 Гбит/с — это в 10 раз быстрее, чем у нынешних соединений USB 2.0. Технология, разработанная совместно с компаниями Hewlett-Packard, NEC, NXP Semiconductors и Texas Instruments, предназначена для высокоскоростной передачи данных с синхронизацией на ходу для таких сегментов рынка, как ПК, клиент-ориентированные и мобильные технологии.

Протокол USB (Universal Serial Bus — универсальная последовательная шина) 3.0 — это стандарт, обратно совместимый с предыдущими технологиями USB. Передача данных в стандарте USB 3.0 предусмотрена как по «оптике», так и по «меди», причем оба интерфейса реализованы в одном разъеме. Кроме того, протокол USB 3.0 будет оптимизирован для пониженного уровня энергопотребления и повышенной эффективности.

«Стандарт USB 3.0 — это следующий логический шаг на пути развития самого популярного проводного соединения, — заявил Джефф Рэйвенкрафт (Jeff Ravencraft), стратег в области технологий, работающий на корпорацию Intel и являющийся председателем Форума разработчиков USB (USB Developer Forum). — Цифровая эра требует очень высокой производительности и надежности соединений для моментальной передачи огромного количества цифровой информации в повседневной жизни. Протокол USB 3.0 примет этот вызов времени, опираясь на опыт простых в использовании технологий, которые так нравятся покупателям. Такой простоты они ждут от каждой USB-технологии».

Корпорация Intel сформировала группу разработчиков USB 3.0 в расчете на то, что форум USB Implementers Forum (USB-IF) будет действовать в качестве торговой ассоциации для протокола USB 3.0. Выпуск готовой версии спецификации USB 3.0 ожидается в первой половине 2008 года. Первая реализация стандарта USB 3.0 будет выполнена на аппаратном уровне в виде отдельных микросхем.

КомпьютерПресс 10'2007