功耗降10% 首篇原创65纳米AMD双核详测

品牌：AMD CPU

从温莎到布里斯班 AMD跨入65nm新时代

　　序：从“工业革命故乡”曼彻斯特（Manchester）到“玻璃之都”托莱多（Toledo）再到“王城”温莎（Windsor），90nm SOI制程工艺的AMD桌面级双核心处理器发布至今已经走过了20个月的历程。虽然K8微体系结构和90nm SOI制程工艺的组合已经足够出色，但是Intel酷睿2系列双核心处理器的横空出世还是使得AMD感受到了空前的压力，而65nm制程工艺对于桌面级处理器来说也已经是大势所趋。因此在精彩的2006年即将结束的时候，AMD终于迈出了这极具历史意义的一步……

● 从温莎到布里斯班 AMD跨入65nm新时代

　　布里斯班（Brisbane），一个令人神往的地方。它不但是昆士兰州的首府，也是澳大利亚的第三大城市，更是享有着“考拉之都”的美誉。而它，也正是AMD首批65nm SOI制程工艺桌面级双核心处理器的命名代号。

在经过将近一年的等待之后 它终于来了

　　2006年12月05日，全球领先的微处理器解决方案供应商AMD（超威半导体）正式发布了基于65nm SOI制程工艺、核心代号为“Brisbane”的新一代Athlon 64 x2双核心处理器，这也标志着AMD公司所出品的处理器产品将正式跨入65nm时代，这一重大转移将于2007中期全面完成。

65nm AMD Athlon 64 X2 5000+处理器实物

　　首批发布的AMD 65nm Athlon 64 X2双核心处理器共有四款，P-Rating值由高到低分别为：5000+、4800+、4400+和4000+，我们本次所要测试的这颗65nm AMD Athlon 64 X2 5000+双核心处理器是其中最为高端的一款。

Intel早于AMD引入65nm事出有因

● Intel早于AMD引入65nm事出有因

　　2005年12月27日，Intel正式发布了首款基于65nm制程工艺制造的桌面级处理器——Pentium Extreme Edition 955，正式吹响了向65nm时代进军的号角。因此从严格意义上讲，AMD首款65nm制程工艺处理器“布里斯班”较之其竞争对手足足晚了将近一年的时间。在这段时间内，AMD已经将桌面级处理器的接口类型由Socket 754/939成功转型为Socket AM2，而Intel更是推出了划时代的酷睿2系列。不过，自身接口类型的转变和竞争对手新款产品的问世仍然没能使得AMD向65nm制程工艺过渡，这究竟是为什么呢？

在Pentium EE955身上 Intel完成了由90nm到65nm的转变

　　众所周知，在Intel NetBrush微体系结构下，无论是代号为Prescott的单核心Pentium 4，还是代号为Smithfield的双核心Pentium D 800系列，相对较高的发热量和较大的功耗始终是其最大的弊端，因此Intel更需要通过先进的制程技术去缓解上述不利因素。即便如此，CedarMill核心的Pentium 4和Presler核心的Pentium D 900系列仍然没能使用户改变对NetBrush微体系结构处理器的旧有印象，而直到采用Core微体系结构、Conroe核心的新一代双核心处理器问世之后，这种情况才得到了彻底的改变。

优秀的K8架构和SOI技术将90nm制程工艺发挥到极致

　　反观AMD处理器，90nm制程工艺在这一平台中之所以拥有如此长久的生命周期，除了K8微体系结构优秀的设计功不可没之外，SOI技术也在其中发挥了极为重要的作用，而这也是我们通常在描述AMD处理器的制程工艺时要用到“90nm SOI”的原因。SOI（silicon-on-insulator）是由蓝色巨人IBM所研发的一项硅/绝缘膜结构技术，通过它，可以制造出性能高而功耗低的半导体，而这也正是AMD K8微体系结构90nm制程工艺处理器的优势所在。

两升三降所带来的连锁效应

● 两升三降所带来的连锁效应

　　K8微体系结构和90nm SOI制程工艺的组合已经相当出色，而“Energy Efficient”低功耗版本的产品更是能够将性能强大的Athlon 64 X2双核心处理器控制在65W这个相对较低的TDP（热设计功耗）之上。因此对于AMD而言，降低处理器的功耗和发热量绝对不是其提高制程工艺的唯一目的，它应该具有更多更深层次的意义。

更为先进的制程工艺将有效降低处理器的功耗

　　首先，虽然采用90nm SOI制程工艺的Athlon 64 X2双核心处理器拥有TDP（热设计功耗）为65W的“Energy Efficient”低功耗版本，但是由于技术上的限制，其显然不能覆盖到该处理器的全线产品之上，5000+以上型号的TDP依然维持在89W的高度。而当处理器的制程工艺过渡到65nm之后，其TDP也将随之降低，从而达到降低发热量的目的。从上面这张表格中不难看出，即便是默认时钟频率高达2600MHz的Athlon 64 X2 5000+处理器，其TDP也仅为65W。

先进的制程工艺能够在单位面积内集成更多的晶体管

　　其次，更先进的制程工艺将使得处理器内部集成更多数量的晶体管，从而使处理器拥有更多的功能和更强的性能。众所周知，处理器的制程工艺是指IC控制芯片内电路与电路之间的实际距离。IC控制芯片内的电路设计密度越高，也就意味着在相同面积大小的IC控制芯片中，可以拥有密度更高、功能更复杂的电路设计。例如，90nm制程工艺的Windsor处理器和65nm制程工艺的Brisbane处理器所容纳的晶体管数量均为1.538亿个，但是新款65nm制程工艺产品的核心面积却仅为126平方毫米，而前者的核心面积则为183毫米。

采用65nm制程工艺的300mm晶圆体局部

　　最后，随着处理器核心面积的逐步减小，也就意味着在相同面积大小的晶圆体上能够切割出更多的处理器核心，随之而来的自然是处理器产品良品率的提升和价格的下降。而正如我们所预料的那样，AMD 65nm SOI制程工艺的新款处理器价格与90nm版本的产品相持平，价格将不会成为用户升级新款处理器的障碍。

　　综上所述，当新的制程工艺被引入到处理器制造之后，带来的是晶体管数量和产能的提升，而处理器核心面积、功耗以及价格将随之降低。因此，我们将这“两升三降”称之为新制程工艺所带来的“连锁”效应。

0.5倍频概念心意足

● 0.5倍频概念心意足

　　正如我们前面所说，大幅减小处理器的核心面积是新制程工艺的主要任务之一。90nm的Windsor处理器和65nm的Brisbane处理器晶体管数量同为1.538亿个，而核心面积则分别为183平方毫米和126平方毫米，这也就意味着在晶体管数量不变的前提条件下，新款处理器的核心面积将得到31.1%的缩减，这对处理器的产能无疑大有益处。

全新的0.5x倍频概念

　　尽管AMD首批发布的65nm制程工艺处理器只有5000+、4800+、4400+和4000+这四个型号，但是我们还是从中发现了一些颇为有趣的现象。在新款处理器中，AMD采用了0.5x倍频的概念。这样一来，各款处理器之间便能够以100MHz为单位进行频率划分，这不但能够使得现有处理器产品线更加细化，更使得处理器的型号划分更为清晰。

CPU-Z软件侦测结果一

CPU-Z软件侦测结果二

　　我们此次所要测试的这颗65nm Athlon 64 X2 5000+双核心处理器依然由著名的德国德累斯顿Fab 30工厂使用300mm晶圆生产而成，核心代号为全新的Brisbane（布里斯班）。处理器依然沿用Socket AM2接口，默认时钟频率为2600MHz（200MHz x 13x），二级缓存容量为2 x 512KB，TDP热设计功耗为65W，官方报价为301美元。当然，仅从外观上很难能够找到其与90nm版本处理器的差异。因此，我们也只能通过位于处理器IHS顶盖表面的OPN（Ordering Part Number）编号对二者进行区分。

我们如何测试65nm制程工艺的新款处理器

　　虽然65nm制程工艺的Brisbane处理器较之上一代90nm Windsor处理器在核心面积上进行了一定程度的缩减，但是两者在晶体管的数量上则没有差异，且均为1.538亿个，这也就意味着在性能和功能方面，新款处理器并不会与老版本的产品有很大差别。那么，我们的推断是否真的正确呢？为此，我们将对新老两代Athlon 64 X2 5000+双核心处理器进行对比测试。

　　在本次测试过程中，我们将使用简体中文Windows XP Professional+SP2版本的操作系统，关闭所有Windows开机启动项，并不对操作系统进行任何优化，用以获取最大的系统稳定性与兼容性。测试软件运行过程中均使用“Windows XP”默认桌面主题和“最佳效果”，关闭屏幕保护，休眠，系统还原以及自动更新等功能。另外，测试时屏蔽主板相应的音频和网络等板载芯片，并统一使用通过微软WHQL认证的主板和显示芯片组驱动程序，为获取最为真实原始的客观评测数据提供基础。最后需要说明的是，测试中所涉及的产品参数以及主板和显示芯片组驱动程序都会在测试平台说明中给予相应注释。

测试时所采用的Sapphire PC-AM2RD580主板

测试时所采用的ASUS EAX1950XTX显示卡

　　在本次测试过程中，我们特意选择了基于AMD 580X CrossFire+ATI SB600芯片组设计的Sapphire PC-AM2RD580以及R580+核心的ASUS EAX1950XTX显示卡，以充分体现AMD并购ATI之后“中央处理器——主板芯片组——图形显示卡”三者之间的平台化理念。

综合性能测试部分

　　PCMark 2005测试方法：选取总成绩、处理器性能和内存性能三个项目进行测试，显示及硬盘性能暂不在此次测试行列之中。

　　3DMark 2006测试方法：只选取处理器性能进行测试，显示卡的显示效能暂不在此次测试行列之中。

PCMark 2005：

3DMark 2006：

专项效能测试部分

　　Cinebench 2003测试方法：运行多核心图片渲染程序，计算所需时间。

　　Fritz 10测试方法：运行软件自带测试功能，得出最终测试结果。

　　Science Mark 2.0测试方法：运行该软件所有内置测试项目，由各个子项目汇总综合成绩。

　　Winrar测试方法：运行系统内置测试功能进行文件压缩性能测试。

Cinebench 2003：

Fritz 10：

Science Mark 2.0：

Winrar：

音视频压缩性能测试部分

　　Mainconcept MPEG测试方法：通过软件自带的统计功能记录DVD视频编码格式转换所需时间。

　　Mainconcept H.264测试方法：通过软件自带的统计功能记录H.264视频编码格式转换所需时间。

　　Lame MP3测试方法：通过软件自带的统计功能记录MP3音频编码格式转换所需时间。

　　Ogg测试方法：通过秒表计算Ogg音频编码格式转换所需时间，单位精确到整数秒。

Mainconcept MPEG：

Mainconcept H.264：

Lame MP3：

Ogg：

3D游戏性能测试部分

　　雷神之锤4测试方法：通过“HardwareOC Benchmark”所提供的测试外挂进行测试，从而得出游戏的平均帧数。

　　使命召唤2测试方法：利用游戏所提供的“Timedemo”命令运行自录Demo文件“Demo0000”，测试程序结束之后将会自动生成一个XLS表格文件，利用Microsoft Office Excel 2003软件进行函数运算得出游戏平均帧数。

　　极度恐慌测试方法：使用游戏内置的“Test settings”测试程序，Demo结束后系统将自动计算平均帧数、最大帧数和最小帧数。

　　英雄连测试方法：使用游戏内置的“Performance Test”测试程序，Demo结束后系统将自动计算平均帧数、最大帧数和最小帧数。

雷神之锤4：

使命召唤2：

极度恐慌：

英雄连：

功耗及发热量测试部分

　　我们之所以没有向以往一样在每个测试部分的后面给出阶段性小结，是因为除在雷神之锤4中落后了0.11帧之外，采用65nm制程工艺、Brisbane核心的新一代Athlon 64 X2 5000+双核心处理器取得全面的胜利。当然，两者之间的性能差距是极其微小的，不过这也恰好印证了我们在测试之前所抛出的问题：在微体系结构和晶体管数量等硬性规格均不改变的前提下，新制程工艺的引入并不能为处理器带来明显的性能提升。

　　当然，AMD引入65nm制程工艺的目的也不在于此，至少就现阶段而言我们可以做出这样的定论。降低处理器功耗，进而降低发热量，为用户带来更凉更静的使用环境才是AMD在这一时期内的初衷。为此，我们也对采用新老制程工艺的同型号处理器进行了功耗以及温度测试。

　　通过对新老制程工艺、同型号处理器在空载和满载状态下功耗及温度的测试之后我们发现，在同样开启AMD cool n Quiet凉又静技术的前提下，65nm制程工艺的新款处理器较之老版本产品在功耗方面平均下降了15W，温度更是平均下降了6.5摄氏度。由此可见，即便是性能强大的AMD Athlon 64 X2双核心处理器，在65nm制程工艺的支持下也完全能够为用户创造出一个更凉、更静的应用环境。

AMD同合作伙伴一道勾勒美好未来

● AMD同合作伙伴一道勾勒美好未来

　　AMD新款处理器在规格及功能上的改进显然没有从英国的温莎（Windsor）到澳大利亚的布里斯班（Brisbane）那样遥远，K8微体系结构、1.538亿个晶体管等硬体规格的一致性使得两代产品在性能方面不分伯仲。不过，65nm SOI制程工艺的成功导入还是给了我们不小的惊喜。新款处理器的功耗和核心温度分别比上一代产品下降了10%和15%，这也就意味着在性能不变的前提下，AMD的处理器将变得比以往更凉爽、更安静。值得一提的是，65nm SOI制程工艺的处理器并不会比现有产品更贵，因此价格将不会成为用户享受新技术的障碍。

晶圆体上采用65nm制程工艺的AMD双核硅片

　　布里斯班（Brisbane）核心65nm Athlon 64 X2 5000+双核心处理器的推出对于AMD而言无疑具有极为重要的意义，它吹响了AMD进军65nm新时代的号角。下一代核心的65nm SOI处理器也将于2007年第三季度初发布，届时其将覆盖AMD全线桌面级处理器产品。这其中包括代号为Agena的四核心Athlon 64 Quad FX、代号为Kuma的双核心Athlon 64 X2、代号为Lima的单核心Athlon 64以及代号为Sparta的单核心Sempron。当然，65nm SOI制程工艺下的Energy Efficient 35W节能版本产品也将更加值得期待。

45nm制程的时代已经离我们不远了

　　在刚刚结束的International Electron Device Meeting，IEDM全球电子组件会议上，AMD与IBM共同描绘了更为先进的45nm制程工艺处理器的美好前景，而AMD也将斥资6.5亿美元在纽约州的Luther Forest Technology Campus内建造全新的晶圆厂用以生产更多的300mm晶圆体。当我们享受着AMD 65nm处理器所带来的高性能与低功耗时，45nm制程的时代也已经离我们不远了。