65nm春风来 英特尔双核家族全面解析

第一颗双核处理器诞生：

　　引言：

　　长江后浪推前浪，可以说处理器的发展速度是相当惊人的，自Intel在美国2005年4月18日发布第一款双内核处理器Pentium Extreme Edition 840之后，到现在已经将近一年的时间了，在这一年的时间里Intel双核家族共发布了9款产品，从2.8GHz主频一直到3.46GHz；从90纳米技术转制到65纳米技术；从800MHz前端总线到1066前端总线，这一切都在发生微妙的变化，人类的探索是永无止境的，今天我们将要给大家介绍Intel双核处理器这个家族中的主要成员：

　　第一颗双核处理器诞生：

　　为了纪念摩尔定律出现40周年，英特尔在国东部时间4月19日发布首款双内核处理器——Pentium Extreme Edition 840，它的每一个核心主频均为3.2GHz，每个内核还具有1MB容量的二级缓存，售价最初被定位在999美元。

(Intel Pentium Extreme Edition logo)

　　全新的命名规则：英特尔也去掉了在以往用型号和数字编码组合命名CPU的方法，新一代的双核心Pentium 4叫做Pentium D，同时还会有一个由8开头的型号，根据主频的不同分为Pentium D820、Pentium D830、Pentium D840等几款产品。此外还有一个根据新的Smithfield核心而来的Pentium Extreme Edition（我们称为至尊版）的处理器，其二者间的差异只是Pentium Extreme Edition会启动Hyper Threading技术，处理器的前端总线提高到1066MHz。

(双核心PD840 EE工程样本)

　　技术仍然有待发展：起初英特尔决定让每一个核心采用1MB的L2高速缓存，因为整个4MB的L2高速缓存会占据90奈米制程的Smithfield裸晶的三分之一的面积，这样算下来Pentium D或EE处理器的裸晶面积为206平方厘米，一共有2.3亿个晶体管。在频率上，受到制程工艺的影响，双核处理器是无法达到14x 266 MHz = 3.72 GHz的高主频，在今年65纳米工艺成熟时，这个瓶颈将被打破。

（双核心840EE背面）

（内部核心蓝图）

　　从上面的图片看上去，这款双核处理器看起来可以像两个90纳米制程拥有1MB二级缓存的Pentium 4 Prescott处理器的组合，这颗CPU集成了2.3亿的晶体管，两颗核心可以共享6.4GB的带宽，每一个核心都提供了一个1MB的二级缓存，这样整块CPU就拥有2MB二级缓存。

（双核流程图示）

　　双核心自己内部彼此的沟通是透过一个特殊的总线接口，也就是说，对彼此的L2高速缓存的实际存取可以透过此一接口，或是也可以依赖前端总线（front side bus）；此外，所有的Smithfield核心为主的产品都支持诸如XD bit、英特尔64位延伸模块（EM64T）及可以将2.8GHz等较快处理器降低时脉速度，以及有较低效能需求的加强SpeedStep（Enhanced SpeedStep）等功能。

产品：奔腾D 805(盒) Intel CPU

Intel双核处理器家族成员介绍：

　　为了让更多的用户体验双核处理器的乐趣，Intel将旗下Pentium D 820处理器定位在双核处理器中的低端，该款处理器并不支持Intel虚拟化技术、超线程HT和SpeedStep等技术，它的TDP也是最小的95瓦特，现在一颗Pentium D 820盒装处理器的售价为1720人民币。

（Pentium D 820 CPU-Z截图）

  　Pentium D 830除了3.0GHz的主频外，还增加了对SpeedStep技术支持。它的盒装处理器售价是2470元人民币，从性价比的角度来考虑的话，这款处理器的购买意义并不大。在3000元以内Pentium D840应该是Intel8系列双核最高端的一款产品。

（官方网站上双核心PD805处理器信息,点击放大）

　　在9XX系列双核心处理器已经被大家吵得沸沸扬扬的时候Pentium D805神秘出现了，它的售价被定位在每千颗起批单颗售价163美元，目前中关村市场其盒装售价为1060元。从媒体测试的情况来看，超频到3.7GHz的Pentium D805已经超过了默认频率下的Pentium D840。至于这颗处理器的采用533MHz的前端总线，也有一些传闻是未达到800MHz前端总线的残次产品。

淘汰90纳米 英特尔65纳米CPU先登场

　　Intel于06年1月5日推出了采用65纳米工艺制造的Pentium9XX系列旗下最高端的一款产品XE 955处理器，这款处理器与90纳米工艺制造的PentiumD840相比在能耗上会降低30%左右，除了采用全新的65纳米制程技术制造的优势外，另一个重要的方面就是将每核心的二级缓存由原来的1MB提升到了2MB，在Pentium XE 955内部总共集成了3.76亿个晶体管，比Pentium D8XX（2.3亿个）要多将近1.4亿个，并全面支持Intel的Intel虚拟机技术、MMX技术、SSE/SSE2/SSE3系列技术、EM64T和防病毒等多项技术。

　
(对比揭开顶盖后Smithfield核心与Presler核心的区别)

（Pentium XE 955工程样品）

（Pentium XE 955 CPU-Z截图）

　　和当前的Pentium Extreme Edition 840相比，Pentium XE 955由于二级缓存容量更大、支持1066MHz FSB，因此性能也更强劲。Pentium XE 955的每颗核心都支持超线程，因此同一时刻可以运行四个进程。

（CPU占用率截图）

　　功能上全新一代的Pentium9XX系列处理器包括XE 955处理器都加入了Intel Virtualization Technology（虚拟机）技术，简单地说就是让一台电脑同时可以支持多个不同的操作系统。新一代微软Windows Vista也将会支援VT技术，玩家也可以通过第三方软件来实现VT技术。此外Intel内部现时已经在研发VT Phase II，将会是完全硬件层面支援而无需要软件的配合。

　　最后我们简单介绍一下英特尔65纳米工艺细节：

　　英特尔65纳米（1纳米等于十亿分之一米）制程融合了高性能、低功耗晶体管、第二代应变硅、高速铜互连以及低-K电介质材料。采用65纳米制程生产芯片将使英特尔能够将当前单个芯片上的晶体管数量再翻一番。

　　高级晶体管：英特尔新的65纳米制程将采用门长度仅35纳米的晶体管，这是当前开始量产的尺寸最小、性能 最高的CMOS晶体管。相比之下，今天最先进的晶体管（用于英特尔® 奔腾® 4处理器）其门长度仍有50纳米长。更 小更快的晶体管是制造速度更快的处理器不可或缺的构建模块。 
 
　　应变硅（Strained silicon）：英特尔在新制程中采用了其第二代高性能应变硅。应变硅可提供更高的驱动电流与更快的晶体管的速度，但制造成本却只会有2％的提升。 
 
　　采用新型低-K电介质材料的铜互连(Copper Interconnects with new low-k dielectric)：新制程集成了八个铜互连层，使用低-K电介质材料来提高芯片中的信号速度和减少芯片功耗。 
 
　　英特尔已使用65纳米制程制造出晶胞尺寸仅0.57m² 的全功能4M SRAM芯片。小的SRAM 晶胞可在处理器上集成更大的高速缓存以提高性能。SRAM晶胞具有可靠的运行特性，稳定的噪声容限（noise margin）意味着高效的开关特性。每个 SRAM内存晶胞有六个晶体管：1000万个这样的晶体管只有1平方毫米，相当于一支圆珠笔笔尖的大小。 

　　总结：

　　纵观Intel双盒家族8XX系列和9XX系列除了在制程方面得到升华之外，在温度上也得到了良好的控制。刹时间仿佛所有的目光都集中到了基于65纳米技术的双核9XX系列处理器及6X1单核处理器的身上，就让我们一起期待65纳米处理器的到来吧！