英特爾于2011年9月13～15日舉行了開發(fā)者會議“IntelDeveloperForum2011”。英特爾在會議上重點介紹的并不是微處理器內(nèi)部架構(gòu)的優(yōu)勢，而是可降低微處理器和計算機(jī)整體耗電量的各種技術(shù)創(chuàng)新。今后英特爾不僅會像以前一樣繼續(xù)按照“摩爾法則”推進(jìn)半導(dǎo)體的微細(xì)化，還將追加細(xì)致的電力管理機(jī)構(gòu)并大幅提高邏輯電路的能源效率。
“采用三維構(gòu)造晶體管的22nm工藝半導(dǎo)體制造技術(shù)將把各個領(lǐng)域的計算設(shè)備性能和電力效率提升到一個新臺階”、“2013年的‘Ultrabook’將把待機(jī)電力降至現(xiàn)有產(chǎn)品的1/20以下，可實現(xiàn)10天以上的連續(xù)待機(jī)時間”。
美國英特爾每年9月都會舉行開發(fā)者會議“IntelDeveloperForum”（IDF）。在2011年的IDF上，英特爾公司總裁兼CEO保羅·奧特里尼（PaulOtellini）重點介紹的是可降低計算機(jī)耗電的技術(shù)。強(qiáng)調(diào)了從提高運(yùn)算電力效率和降低系統(tǒng)整體耗電量等角度出發(fā)推進(jìn)的技術(shù)創(chuàng)新。
英特爾在“IDF2011”上宣布，將在保持最尖端半導(dǎo)體制造技術(shù)這一優(yōu)勢性的同時，致力于微處理器單體及系統(tǒng)整體的低耗電化。
22nm產(chǎn)品將按原計劃上市
英特爾的業(yè)績一直十分出色。2010財年全年（截至2010年12月25日）的銷售額為比上財年增長24.1％的436億美元，創(chuàng)下了歷史最高紀(jì)錄。2011財年上半年（截至2011年7月2日）的銷售額為同比增長22.8％的258億美元注1）。這主要得益于個人電腦供貨量隨著在新興市場國家的普及擴(kuò)大而實現(xiàn)的增長，以及互聯(lián)網(wǎng)流量的爆發(fā)性增加帶來的服務(wù)器需求擴(kuò)大。
注1）2011年第一季度收購的英飛凌科技的無線相關(guān)業(yè)務(wù)及McAfee公司的業(yè)績從2011財年第二季度開始計入結(jié)算。上半年這兩項業(yè)務(wù)的銷售額合計為10億美元。
當(dāng)然，并不是所有業(yè)務(wù)都一帆風(fēng)順。比如，美國微軟的新一代OS“Windows8”將支持配備英國ARM公司CPU內(nèi)核的微處理器，低電力版微處理器“凌動（Atom）”系列的銷售并未按預(yù)期實現(xiàn)增長等。此前一直占據(jù)大部分市場的個人電腦微處理器的份額可能會被奪走，英特爾在增長顯著的智能手機(jī)和平板終端市場上或?qū)⒊蔀?ldquo;局外人”。
在這種情況下，英特爾首先考慮的是將領(lǐng)先業(yè)界的半導(dǎo)體微細(xì)化作為保持優(yōu)勢性的原動力。英特爾在本屆IDF上再次表明，采用22nm工藝技術(shù)制造的首款微處理器“IvyBridge”（開發(fā)代碼）將按原計劃在2011年內(nèi)開始量產(chǎn)，2012年上市。“目前已經(jīng)將14nm工藝制造技術(shù)列入考慮范圍，技術(shù)開發(fā)正在順利進(jìn)行”（奧特里尼）。
英特爾高級研究員、工藝架構(gòu)與集成部總監(jiān)馬博（MarkBohr）認(rèn)為，與其他半導(dǎo)體制造企業(yè)相比，“英特爾采用新一代制造技術(shù)的時間要領(lǐng)先1～2年，采用新材料和構(gòu)造的時間要領(lǐng)先3～4年”。馬博自豪地表示，“通過持續(xù)革新材料和構(gòu)造，我們實現(xiàn)了‘摩爾法則’所說的半導(dǎo)體微細(xì)化”。
英特爾表示，與TSMC和GLOBAL-FOUNDRIES等代工企業(yè)相比，向新一代制造技術(shù)的過渡將領(lǐng)先1～2年左右，新材料和構(gòu)造的采用將領(lǐng)先3～4年。（圖由本刊根據(jù)英特爾的資料制作）
英特爾于2011年5月宣布，該公司即將開始量產(chǎn)的22nm工藝制造技術(shù)將首次采用名為“三柵極（Tri-gate）”的三維構(gòu)造晶體管。通過采用三柵極構(gòu)造，預(yù)計能較平面構(gòu)造降低電壓、提高速度并削減待機(jī)時的漏電功耗等。“高速化的效果在低電壓工作時尤其顯著”（馬博）。采用三柵極構(gòu)造的晶圓制造成本在22nm工藝中“只比平面構(gòu)造增加2～3％”（馬博）。英特爾還將在凌動系列等陸續(xù)應(yīng)用該22nm工藝制造技術(shù)注2）。
注2）英特爾同時還在開發(fā)用于22nm工藝SoC的制造技術(shù)，計劃利用22nm工藝技術(shù)制造預(yù)定2013年上市的凌動系列“Silvermont”（開發(fā)代碼）。
IvyBridge強(qiáng)化電力管理
在本屆IDF上，英特爾公開了采用22nm工藝的首款微處理器IvyBridge的全貌。該公司在IvyBridge上大幅強(qiáng)化了圖形處理單元（GPU）部分的功能、追加了旨在降低耗電的電力管理機(jī)構(gòu)等。英特爾并沒有只單純采用新一代制造技術(shù)，還改進(jìn)了架構(gòu)注3）。
英特爾預(yù)定2012年上市的新一代微處理器“IvyBridge”不但采用了22nm工藝制造技術(shù)，還強(qiáng)化了電路。將晶體管數(shù)量由現(xiàn)有產(chǎn)品的11億6000萬個增至14億8000萬個。提高了繪圖及影像處理性能、強(qiáng)化了電力管理功能。
注3）英特爾在個人電腦微處理器業(yè)務(wù)中采取了名為“Tick-Tock”的戰(zhàn)略，每隔一年交替導(dǎo)入新一代制造技術(shù)（Tick）和更新架構(gòu)（Tock）。IvyBridge趕上的是Tick，但對架構(gòu)也進(jìn)行了多處改進(jìn)，因此英特爾稱之為“Tick＋”。
實現(xiàn)低耗電的功能之一是，個人電腦廠商可任意設(shè)定電池驅(qū)動時的熱設(shè)計電力（TDP）以限制工作頻率的“ConfigurableTDP”技術(shù)。處理負(fù)荷增大時會暫時提高至最大工作頻率，因此用戶不會感到性能降低。此外，還追加了低電力運(yùn)行中的中斷處理不會啟動處于睡眠模式的CPU內(nèi)核的功能。
GPU方面，在增加運(yùn)算單元、支持Windows圖形API——DirectX11以及支持通用并行計算的同時，提高了視頻編解碼器電路的處理性能。通過微細(xì)化至22nm工藝，增加的晶體管主要用于提高GPU性能。
全面向“Ultrabook”過渡
IvyBridge預(yù)計將用于英特爾2011年春季開始提出的新一代筆記本電腦概念“Ultrabook”的第二代產(chǎn)品注4）。仁寶電腦（CompalElectronics）、富士康科技集團(tuán)（FoxconnTechnologyGroup）及廣達(dá)電腦（QuantaComputer）等臺灣ODM企業(yè)已開始著手開發(fā)符合Ultrabook概念的IvyBridge筆記本電腦。
注4）Ultrabook是在實現(xiàn)薄型輕量化的同時，并沒有犧牲運(yùn)行速度和電池驅(qū)動時間等的筆記本電腦概念。
英特爾計劃在配備2013年推出的微處理器“Haswell”（開發(fā)代碼）的第三代產(chǎn)品中徹底實現(xiàn)Ultrabook 2）。在本屆IDF上，該公司宣布已完成Haswell的設(shè)計，并公開了試制芯片。
英特爾計劃在上市采用新架構(gòu)的微處理器“Haswell”的2013年，徹底實現(xiàn)Ultrabook。計劃導(dǎo)入新電力管理框架將待機(jī)電力削減至目前的1/20以下，此外還將與各相關(guān)公司合作，推進(jìn)各種部件的薄型化和低耗電化、提高充電電池的性能等。（圖下部中間是英特爾的資料）
Haswell是為了將筆記本電腦用TDP的功耗由此前的35W左右降至15W而設(shè)計的。待機(jī)耗電量也可以較現(xiàn)有筆記本電腦使用的品種削減30％。另外，Haswell筆記本電腦計劃采用新的電力管理框架。由此來將系統(tǒng)整體的待機(jī)電力降至1/20以下注5）。
注5）英特爾稱這里所說的待機(jī)電力為“ConnectedStandbyPower”。是指在待機(jī)時定期連接網(wǎng)絡(luò)以獲取SNS和郵件等的最新信息，從而在啟動時可立即瀏覽最新信息的狀態(tài)下的耗電量。
英特爾沒有公布電力管理框架的詳情，不過表示“目前的個人電腦如果在待機(jī)時發(fā)生中斷，會以最大工作頻率訪問周邊元件。通過將該頻率控制在最小限度，有望大幅削減耗電量”（英特爾副總裁兼電腦客戶端事業(yè)部總經(jīng)理MoolyEden）。
“要想徹底實現(xiàn)Ultrabook還存在諸多課題，比如這種電力管理框架的構(gòu)筑及充電電池等各種部件的薄型化等。需要與業(yè)界的很多企業(yè)合作”（英特爾高級平臺技術(shù)工程師NickWillow）。該公司計劃通過2011年8月成立的3億美元規(guī)模投資基金“IntelCapitalUltrabookFund”等，收集有助于Ultrabook實現(xiàn)的技術(shù)。
以接近閾值電壓的電壓驅(qū)動電路
英特爾還在推進(jìn)可大幅削減微處理器等邏輯電路工作耗電量的研究開發(fā)。在本屆IDF上，作為以接近晶體管閾值電壓的電壓驅(qū)動的邏輯電路“Near-ThresholdVoltageLogic”的研究成果，首次公開了利用郵票大小的太陽能電池驅(qū)動Pentium架構(gòu)微處理器的演示。
通常的微處理器利用近1V的電壓驅(qū)動，而此次試制的實驗用微處理器“Claremont”能以與晶體管閾值電壓接近的數(shù)百mV驅(qū)動。此時的耗電量不到10mW，能源效率約為5倍。“采用了現(xiàn)有微架構(gòu)，所以只提高了5倍左右。如果重新制作架構(gòu)，預(yù)計可實現(xiàn)8～10倍的能源效率”（英特爾研究員兼首席調(diào)查員ShekharBorkar）注6）。
英特爾試制出了采用以接近晶體管閾值的電壓驅(qū)動的“Near-ThresholdVoltageLogic”技術(shù)的微處理器，公開了用郵票大小的太陽能電池驅(qū)動微處理器的演示（a、b）。
注6）據(jù)英特爾介紹，Near-ThresholdVoltageLogic技術(shù)并不只是制作超低耗電邏輯電路的技術(shù)。“如果能提高驅(qū)動電壓，還能成為能源效率較高的高性能邏輯電路。是一項可用于多種性能范圍電路的技術(shù)”（Borkar）。
與谷歌就Android展開合作
英特爾為了在起步較晚的智能手機(jī)和平板終端微處理器領(lǐng)域發(fā)動反攻，與美國谷歌展開了合作。兩公司將使今后的新版“Android”能在凌動處理器上運(yùn)行，并結(jié)合凌動處理器的指令集架構(gòu)及硬件裝置進(jìn)行優(yōu)化。
英特爾與谷歌締結(jié)了戰(zhàn)略性合作關(guān)系，在今后的“Android”發(fā)布中，面向凌動處理器的Android優(yōu)化將由兩公司共同進(jìn)行。另外，英特爾將向ODM企業(yè)等提供采用凌動處理器的智能手機(jī)和平板終端參考硬件。
出席IDF的谷歌高級副總裁安迪·魯賓（AndyRubin）介紹說，“在Android今后的發(fā)布中，面向凌動處理器的優(yōu)化將在內(nèi)核、內(nèi)存管理、多媒體以及圖形等貼近硬件的層面上進(jìn)行”。通過將雙方此前在“ChromeOS”和“GoogleTV”方面的合作擴(kuò)大到Android上，將構(gòu)筑一個方便智能手機(jī)和平板終端廠商采用凌動處理器的環(huán)境。
此外，英特爾還宣布，將提供配備凌動處理器的Android智能手機(jī)和平板終端的參考硬件。該硬件配備了包括采用32nm工藝技術(shù)制造的凌動處理器“Saltwell”（開發(fā)代碼）在內(nèi)的芯片組“Medfield”（開發(fā)代碼），將向ODM企業(yè)等提供。該公司沒有公布配備凌動處理器的智能手機(jī)廠商，不過預(yù)計“產(chǎn)品將于2012年面世”（奧特里尼）。
