IVB发布进入倒计时 芯技术看点全揭秘

前言：IVB处理器是Intel2012年即将发布的处理器，我们可以这么认为IVB处理器就是SNB处理器的取代品。SNB酷睿处理器采用的整合设计理念（CPU+GPU）被IVB继承并进行相关的升级优化。今天笔者就给大家揭秘IVB处理器芯片技术看点，想了解IVB处理器的朋友可以仔细阅读本文。

　　目前中关村卖场已经有少量三款IVB（Intel酷睿i5-3450、Intel酷睿i5-3550、Intel酷睿i5-3570K）散片处理器到货，IVB处理器均采用1155接口设计支持“7”系列主板（向下兼容“6”系列主板)。本月初主流主板品牌Intel“7”系列主板大量铺货，用户可以选择到DIY卖场或者电商网站进行选购“7”系列主板。

　　4月11日IDF2012开发者大会在北京召开，在会上Intel透露：Ivy Bridge处理器将于近期发布且，其命名仍然沿用酷睿、奔腾、赛扬、Atom、至强系类产品命名。采用新工艺制程研发的IVB处理器拥有更低的功耗设计、更安全的数据保护功能以及更高效的处理性能。

　　Intel的第二代智能酷睿SNB（Sandy Bridge）处理器在2011年1月发布，目前打开电商网站进入CPU购买界面时我们会发现SNB酷睿处理器已经成为主流配置。一年后的今天，Ivy Bridge（简称“IVB”）处理器也箭在弦上蓄势待发。2012年是英特尔产品战略中的“制程年”，而英特尔即将发布的Ivy Bridge产品也确实在制程上有了质的飞跃。IVB处理器采用全新22纳米工艺制程结合3-D晶体管设计，其拥有更低的功耗以及更多晶体管布局（相比SNB处理器），当然这些新技术可以浓缩成两个字——超越。

◇向32纳米说再见：22nm时代到来

　　Intel利用高k门电介质和DST技术，使英特尔生产Terahertz晶体管成为可能，可以生产出大小为32纳米(晶体管门宽为15纳米)，工作电压为0.75V电压和频率为1THz(1000GHz)的晶体管。2011年Intel推出的二代智能、核芯显卡系列32纳米酷睿处理器，就是采用了高k门电介质和DST技术。2012年英特尔将CPU工艺制程升级为22纳米（新酷睿处理器、新至强级服务器、新奔腾/赛扬处理器）。

DST技术补充：

　　耗尽型衬底晶体管(depleted substrate transistor，DST)的技术，实际上就是SOI技术的变形。Intel一直对SOI技术抱着怀疑的态度，如果没有什么重要的理由他们是不会使用这项技术的。Intel认为使用完全耗尽的通道没有任何好处，这个通道会变得非常的小，大约10纳米左右，这是很难制造的，同时也因为发射端和接受端的距离减小急剧提高了外接晶体管的阻抗。

　　因此DST技术就被推出了，相比SOI技术其做了一些改动来消除它的主要缺点，通道非常的短，同时也做了完全贫化处理。在一定的控制下驱动电流可以立即在门(晶体管门)通过，并不会电离在绝缘层下通道的任何部分。另外，这样也可以表现出虚拟通道增长的效果，从而体现出浮点晶体管的特性。

　　22纳米工艺制程对比32纳米工艺制程拥有更精密的制作程序（包括后面谈到的3D晶体管），IVB架构处理器采用22纳米工艺制程设计，相比SNB架构处理器从工艺上由32纳米升级为22纳米。下面是新老两代工艺制程面积对比图，从图中我们可以简单看到新工艺制程相对32纳米工艺制程更节约空间。

大小面积不同 22纳米远小于32纳米

　　22纳米晶体管拥有更小的单位面积，这提升了单位面积下晶体管的数量。英特尔采用32纳米采用第二代高K栅极工艺设计的Sandy Bridge，相比第一代45纳米来说缩小近 25% 的空间。今天笔者通过计算可以看到22纳米相对32纳米工艺缩小 45% 的空间。

22纳米Intel芯片图

　　其实即使是最为浅显地单纯从面积来看22纳米和32纳米之间的对比，我们也同样能发现22纳米的优势——在同样的芯片面积中22纳米工艺设计的电路会比32纳米更加复杂，而同样的，如果两者之间采用同样的电路设计，那么22纳米工艺无疑会比32纳米的体积更小，同时由于工艺的原因，22纳米带来的电能消耗也会更低——因为22纳米的漏电现象会比32纳米改良很多。

　　22纳米给我们带来的除了更细微的工艺制程以及更紧密的排布之外，其真正可以让IVB处理器拥有更高的效能（同样体积的芯片下）和更低的功耗（同样架构的芯片下），强劲的芯一直是Intel追求的唯一目标。

◇新设计很晶"站"：3D晶体管

　　除了上述处理器生产制程工艺发生变化外，Intel还在研发新工艺制程和新晶体管架构，Intel发现了2-D的瓶颈，于是决定多管齐下全方向减小栅极的漏电、降低处理器功耗，提高处理器性能。

三栅极晶体管发展

3-D晶体管结构图

    当时情景是这样的：科学家研发出来3-D结构时非常兴奋，这让摩尔定律可以继续延续。相对于2-D平面栅极结构晶体管来说，三栅极晶体管是根据栅极具有三面而命名的。平面栅极变成了立体栅极，其意义与CPU的单核心迈向双核心有过之而无不及。当然目前我们可以理解为3-D晶体管就是芯片通道的立交桥，其作用就是使得芯片进行数据（0/1）“传输”更加高效。

晶圆电路“站立”起来

　　3-D晶体管代表着从2-D平面晶体管结构的根本性转变。实际上科学家们早就意识到3-D结构对延续摩尔定律的重要意义，因为面对非常小的设备尺寸，物理定律成为晶体管技术进步的障碍。3D的架构则意味着平面到空间的转换，以线动成面、面动成空间的基本常识来说，3-D晶体管可以看做是一种晶体管架构的大幅度进化。

◇核显玩转DX11：看核IVB芯显卡

　　从下表中我们可以清晰看到Intel将于2012年发布其最新IVB处理器并将采用新型核芯显卡。Ivy Bridge酷睿处理器和Sandy Bridge酷睿处理器之间除了CPU方面的改进之外还存在GPU（核芯显卡）方面的进步——相比Sandy Bridge的HD2000/HD3000核芯显卡，Ivy Bridge采用了更高的HD2500/HD4000系列核芯显卡。

Intel第三代酷睿处理器所涉及的核心显卡

　　SNB架构处理器核芯显卡（HD Graphics 2000/HD Graphics 3000）均不支持DX11，在新的IVB处理器中Intel弥补了第二代酷睿处理器核芯显卡的不足，给其新HD Graphics 2500/HD Graphics 3000增加了对DirectX 11的支持。第三代酷睿核芯显卡目前性能Intel官方还没有发布，IVB核芯显卡测试玩DX11游戏——《尘埃3》将是值得笔者期待。

DX11游戏汇总（图片来源于网络）

IVB核芯显卡加入对DX11支持

　　HD Graphics 4000配置有16个EU单元（猜测），而目前Intel最强的HD Graphics 3000系列核芯显卡则是12个EU单元，普通的Ivy Bridge处理器所整合的是HD Graphics 2500显示核心，拥有8个EU单元（猜测），而目前普通Sandy Bridge处理器整合的HD Graphics 2000则是拥有6个EU单元。从EU单元数量变化上分析，IVB新酷睿处理器内置核芯显卡性能要高于上代SNB酷睿处理器核芯显卡。

　　IVB处理器内置的核芯显卡采用22纳米工艺制程，性比32纳米工艺制程SNB处理器的核芯显卡拥有更低的漏电率（同单位下），这也让IVB处理器的核芯显卡拥有更高的效能。

Intel核芯显卡设置界面(图片来源于网络)

　　除了性能增强，HD Graphics 2500/4000核芯显卡还支持第二代英特尔高速视频同步技术（Quick Sync Video）、3屏独立输出、OpenCL运算等。

Quick Sync Video

高速视频同步技术补充：

　　Intel Quick Sync Video (Intel 高速影像同步转文件技术) 能够有效加快译码和编码作业的效率，大幅缩减转档的时间，而且处理器还能够同时处理其它作业，进而提升计算机的整体效能。

【总结：】

　　笔者已经给大家详细讲解22nm工艺制程、3-D晶体管、新一代核芯显卡，Ivy Bridge还有其他的细节改进，比如优化核心效率、增强型AVX指令集、内置PCI-E 3.0控制器、默认支持DDR3-1600双通道内存。当然，新IVB酷睿处理器拥省电节能、安全、高效率的三大特点，这为日常用户节约时间、提升工作效率同时节约了整机功耗费用，让我们共同期待新IVB处理器的到来吧。