Intel uvedl první procesor s transistory o velikosti 65nm
28.12.2005, Eagle , článek
Včera v odpoledních hodinách došlo k dalšímu přelomu v dějinách vývoje procesorů. Intel uvedl na trh první procesor pracující s transistory o velikosti 65nm. Tímto procesorem se stalo Pentium eXtreme Edition 955 pracující na frekvenci 3.46 GHz...
Ani končící rok a vánoční svátky nezastavily Intel v uvedení zcela nové generace výrobní technologie a s nimi spojeného nového procesoru. Sice se zatím nejedná o hlavní vlnu (ta přijde až s Pentii D řady 9xx někdy příští rok), přesto je to významný milník.
Jádro Cedar Mill je pouhou 65nm variantou předchozího čipu Prescott 2M s minoritními změnami
Pentium eXtreme Edition, model 955 je stále založeno na dnes pět let staré architektuře NetBurst poprvé použité u Pentií 4. Protože Intel už defacto tuto architekturu odepsal ve prospěch budoucího dokonalejšího čipu Conroe, nebylo do nového návrhu téměř nic investováno. V podstatě se tak setkáváme se stejným procesorem, jakým je poslední generace Pentií 4 s jádrem Prescott, jen jsou nyní místo 90nm transistorů použity 65nm. Přesněji řečeno zde přeci jenom k jedné změně došlo. U 90nm transistorů se jednojádrové čipy jmenovaly Prescott (model s 1 MB L2 cache), Prescott 2M (model s větší, avšak také o 10% pomalejší 2 MB L2 cache) a Smithfield (dvoujádrový model navržený z dvou Prescottů s 1MB L2 cache na jádro).
Nyní se má věc tak, že existuje pouze jeden čip. Ten se jmenuje Cedar Mill a jedná se o zmenšeninu čipu Prescott 2M. I on tedy má větší L2 cache o velikosti 2M a pouze jedno jádro. Tento jeden čip poslouží ke konstrukci jak jednojádrových procesorů (nazvaných Cedar Mill), tak i dvoujádrových (nazvaných Presler). V prvním případě se použije pouze jeden kus, v druhém případě se použijí kusy dva a navzájem se propojí na pouzdru pomocí FSB. V zásadě je úplně stejný princip "tvorby" dvoujádrového procesoru jako u čipu Smithfield, pouze s tím rozdílem, že Smithfield byl jediný kus křemíku, zatímco Presler jsou kusy dva. Navíc je zde onen rozdíl, že Smithfield má k dispozici pro každé jádro 1 MB L2 cache, zatímco Presler má pro každé jádro 2 MB L2 cache. Nový 65nm model by tak měl přinést nejen vyšší výkon, ale také umožnit levnější výrobu, protože vyrobit dva menší čipy a následně je spojit je jednodušší, než vyrábět jeden veliký čip.
Co přinese nová výrobní technologie jako taková? Především zmenšení přechodu v transistoru ze současné délky 50nm na 35nm. To umožní ještě rychlejší přepínání a použití nižšího napětí. To se zmenšilo z původních 1.40V hodnoty VID (Voltage Identification - nejvyšší dosažená hodnota napětí při nulovém proudovém odběru) na nynějších 1.3375V. Teoreticky by tedy mělo dojít k snížení spotřeby. Podle serveru Xbit Labs, který čip otestoval, skutečně ke snížení spotřeby došlo, protože procesor si v zátěži řekl o 156W, zatímco jeho starší kolega Pentium XE 840 (jádro Smithfield, frekvence 3.2 GHz) si řekl až o 178W. Faktem ovšem zůstává, že se již vyskytly vzorky kusů nového Pentia XE 955, které až neuvěřitelným způsobem hřejí a které při zatížení v nepřetaktovaném stavu dosahují se standardním chladičem od Intelu 80 stupňů Celsia (... což mimochodem porušuje provozní specifikace, které žádají maximum 68.8 stupně Celsia na povrchu pouzdra uprostřed Heat Spreaderu). Vyjma redukce spotřeby v zatížení by nová výrobní technologie měla umožnit snížení spotřeby v klidu.
Menší transistory by sice podle fyzikálních zákonů měly mít větší statickou spotřebu (úniky proudu - leakage current), ale Intel se právě toto snažil omezit, což například vyústilo v zachování tloušťky oxidové izolační vrstvy. Díky nižšímu napětí by tak naopak měla klesnout i spotřeba v klidu. Trochu zarážející však je, že podle dokumentace se proudový odběr v klidovém stavu pohybuje na úrovni až 70A. Maximum při zátěži pak činí 125A. Jinými slovy podle samotného Intelu může statická spotřeba činit 56% z celkového odběru. U staršího jádra Smithfield to bylo 52%. Lze proto s úspěchem pochybovat o tom, že čip implementuje šetřící mechanismy jako například uspávání právě nevyužívané L2 cache, jak Intel kdysi sliboval. Na tyto vymoženosti si budeme muset počkat až do příchodu nové architektury v podobě čipu Conroe. Ta by podle neoficiálních zpráv měla dorazit za cca. šest měsíců, tedy ani samotný Intel nedává dnes uvedenému modelu Presler příliš dlouhý život.
Ostatně Intel samotný tvrdí, že již ve třetím čtvrtletí příštího roku by mělo být dodáváno na trh více procesorů používajících 65nm transistory než těch, které používají současné 90nm. To poměrně dobře hraje do karet teorii, že Intel ihned po uvedení čipu Conroe stávající architekturu NetBurst a čipy Cedar Mill a Presler opustí. Narozdíl od NetBurstu je totiž Conroe vytvářen pro novou generaci výrobní technologie a počítá s využitím funkcí šetřících elektrickou energii. A tutíž Intel musí s přechodem na 65nm pospíchat, jinak by totiž nebyl schopen uspokojit poptávku, která patrně bude Conroe proti současným řešením jasně preferovat. Dá se totiž očekávat, že Conroe bude výkonem úspěšně konkurovat Athlonům 64 X2 od AMD a zároveň bude mít mnohem přijatelnější spotřebu.
Když už hovoříme o výkonu, vraťme se zpět k včera uvedenému Pentiu eXtreme Edition 955. To je podle testů poměrně solidním soupeřem doposavad nejrychlejšího dvoujádrového procesoru, Athlonu 64 X2 4800+. Díky větší L2 cache a vyšší frekvenci dosahuje především v multimediálních a profesionálních aplikací povětšinou o něco málo vyššího výkonu než konkurence. Jako už klasicky ale poměrně výrazně zaostává ve hrách. Celkově se tedy jedná o solidní výsledek, a Intel tak minimálně dorovnal svojí výkonostní ztrátu. AMD si ale podle všeho nenechá situaci příliš dlouho líbit a už v lednu uvede dvoujádrový Athlon 64 FX-60, čip pracující na 2.6 GHz a zároveň první dvoujádrový procesor od AMD používající technologii výroby Strained Silicon. Ve prospěch AMD také hovoří nižší spotřeba, jelikož současný X2 4800+ spotřebuje v zátěži asi jen 60% toho, co nové Pentium XE 955.
Pokud jde o kompatibilitu nového procesoru, oficiálně je podporován pouze čipset i975X. Důvodem je, že starší modely (jako například i955X) sice zvládají FSB 1066, ale to jen u jednojádrových řešení na bázi procesorů Pentium 4 eXtreme Edition. Protože tento dvoujádrový model jsou v podstatě dva procesory, z hlediska čipsetu se jedná o dva klienty FSB, což může z elektrického hlediska ztěžovat vzájemnou komunikaci. Přestože starší model i955X neoficiálně zvládne dva klienty při FSB 1066, oficiálně je v takovém režimu certifikován pouze pro FSB 800. To tedy znamená, že chcete-li výrobcem deklarovanou podporu, budete si muset pro Pentium eXtreme Edition 955 zakoupit základní desku s čipovou sadou i975X. Na vlastní riziko to ale můžete risknout i se starším modelem.
Zdroj: XbitLabs, Cnet
Jádro Cedar Mill je pouhou 65nm variantou předchozího čipu Prescott 2M s minoritními změnami
Pentium eXtreme Edition, model 955 je stále založeno na dnes pět let staré architektuře NetBurst poprvé použité u Pentií 4. Protože Intel už defacto tuto architekturu odepsal ve prospěch budoucího dokonalejšího čipu Conroe, nebylo do nového návrhu téměř nic investováno. V podstatě se tak setkáváme se stejným procesorem, jakým je poslední generace Pentií 4 s jádrem Prescott, jen jsou nyní místo 90nm transistorů použity 65nm. Přesněji řečeno zde přeci jenom k jedné změně došlo. U 90nm transistorů se jednojádrové čipy jmenovaly Prescott (model s 1 MB L2 cache), Prescott 2M (model s větší, avšak také o 10% pomalejší 2 MB L2 cache) a Smithfield (dvoujádrový model navržený z dvou Prescottů s 1MB L2 cache na jádro).
Nyní se má věc tak, že existuje pouze jeden čip. Ten se jmenuje Cedar Mill a jedná se o zmenšeninu čipu Prescott 2M. I on tedy má větší L2 cache o velikosti 2M a pouze jedno jádro. Tento jeden čip poslouží ke konstrukci jak jednojádrových procesorů (nazvaných Cedar Mill), tak i dvoujádrových (nazvaných Presler). V prvním případě se použije pouze jeden kus, v druhém případě se použijí kusy dva a navzájem se propojí na pouzdru pomocí FSB. V zásadě je úplně stejný princip "tvorby" dvoujádrového procesoru jako u čipu Smithfield, pouze s tím rozdílem, že Smithfield byl jediný kus křemíku, zatímco Presler jsou kusy dva. Navíc je zde onen rozdíl, že Smithfield má k dispozici pro každé jádro 1 MB L2 cache, zatímco Presler má pro každé jádro 2 MB L2 cache. Nový 65nm model by tak měl přinést nejen vyšší výkon, ale také umožnit levnější výrobu, protože vyrobit dva menší čipy a následně je spojit je jednodušší, než vyrábět jeden veliký čip.
Co přinese nová výrobní technologie jako taková? Především zmenšení přechodu v transistoru ze současné délky 50nm na 35nm. To umožní ještě rychlejší přepínání a použití nižšího napětí. To se zmenšilo z původních 1.40V hodnoty VID (Voltage Identification - nejvyšší dosažená hodnota napětí při nulovém proudovém odběru) na nynějších 1.3375V. Teoreticky by tedy mělo dojít k snížení spotřeby. Podle serveru Xbit Labs, který čip otestoval, skutečně ke snížení spotřeby došlo, protože procesor si v zátěži řekl o 156W, zatímco jeho starší kolega Pentium XE 840 (jádro Smithfield, frekvence 3.2 GHz) si řekl až o 178W. Faktem ovšem zůstává, že se již vyskytly vzorky kusů nového Pentia XE 955, které až neuvěřitelným způsobem hřejí a které při zatížení v nepřetaktovaném stavu dosahují se standardním chladičem od Intelu 80 stupňů Celsia (... což mimochodem porušuje provozní specifikace, které žádají maximum 68.8 stupně Celsia na povrchu pouzdra uprostřed Heat Spreaderu). Vyjma redukce spotřeby v zatížení by nová výrobní technologie měla umožnit snížení spotřeby v klidu.
Menší transistory by sice podle fyzikálních zákonů měly mít větší statickou spotřebu (úniky proudu - leakage current), ale Intel se právě toto snažil omezit, což například vyústilo v zachování tloušťky oxidové izolační vrstvy. Díky nižšímu napětí by tak naopak měla klesnout i spotřeba v klidu. Trochu zarážející však je, že podle dokumentace se proudový odběr v klidovém stavu pohybuje na úrovni až 70A. Maximum při zátěži pak činí 125A. Jinými slovy podle samotného Intelu může statická spotřeba činit 56% z celkového odběru. U staršího jádra Smithfield to bylo 52%. Lze proto s úspěchem pochybovat o tom, že čip implementuje šetřící mechanismy jako například uspávání právě nevyužívané L2 cache, jak Intel kdysi sliboval. Na tyto vymoženosti si budeme muset počkat až do příchodu nové architektury v podobě čipu Conroe. Ta by podle neoficiálních zpráv měla dorazit za cca. šest měsíců, tedy ani samotný Intel nedává dnes uvedenému modelu Presler příliš dlouhý život.
Ostatně Intel samotný tvrdí, že již ve třetím čtvrtletí příštího roku by mělo být dodáváno na trh více procesorů používajících 65nm transistory než těch, které používají současné 90nm. To poměrně dobře hraje do karet teorii, že Intel ihned po uvedení čipu Conroe stávající architekturu NetBurst a čipy Cedar Mill a Presler opustí. Narozdíl od NetBurstu je totiž Conroe vytvářen pro novou generaci výrobní technologie a počítá s využitím funkcí šetřících elektrickou energii. A tutíž Intel musí s přechodem na 65nm pospíchat, jinak by totiž nebyl schopen uspokojit poptávku, která patrně bude Conroe proti současným řešením jasně preferovat. Dá se totiž očekávat, že Conroe bude výkonem úspěšně konkurovat Athlonům 64 X2 od AMD a zároveň bude mít mnohem přijatelnější spotřebu.
Když už hovoříme o výkonu, vraťme se zpět k včera uvedenému Pentiu eXtreme Edition 955. To je podle testů poměrně solidním soupeřem doposavad nejrychlejšího dvoujádrového procesoru, Athlonu 64 X2 4800+. Díky větší L2 cache a vyšší frekvenci dosahuje především v multimediálních a profesionálních aplikací povětšinou o něco málo vyššího výkonu než konkurence. Jako už klasicky ale poměrně výrazně zaostává ve hrách. Celkově se tedy jedná o solidní výsledek, a Intel tak minimálně dorovnal svojí výkonostní ztrátu. AMD si ale podle všeho nenechá situaci příliš dlouho líbit a už v lednu uvede dvoujádrový Athlon 64 FX-60, čip pracující na 2.6 GHz a zároveň první dvoujádrový procesor od AMD používající technologii výroby Strained Silicon. Ve prospěch AMD také hovoří nižší spotřeba, jelikož současný X2 4800+ spotřebuje v zátěži asi jen 60% toho, co nové Pentium XE 955.
Pokud jde o kompatibilitu nového procesoru, oficiálně je podporován pouze čipset i975X. Důvodem je, že starší modely (jako například i955X) sice zvládají FSB 1066, ale to jen u jednojádrových řešení na bázi procesorů Pentium 4 eXtreme Edition. Protože tento dvoujádrový model jsou v podstatě dva procesory, z hlediska čipsetu se jedná o dva klienty FSB, což může z elektrického hlediska ztěžovat vzájemnou komunikaci. Přestože starší model i955X neoficiálně zvládne dva klienty při FSB 1066, oficiálně je v takovém režimu certifikován pouze pro FSB 800. To tedy znamená, že chcete-li výrobcem deklarovanou podporu, budete si muset pro Pentium eXtreme Edition 955 zakoupit základní desku s čipovou sadou i975X. Na vlastní riziko to ale můžete risknout i se starším modelem.
Zdroj: XbitLabs, Cnet
