Intelin 32 nm:n mikroprosessorit

Intelin toimitusjohtaja Paul Otellini ilmoitti eilen yrityksen investoivan seitsemän miljardia dollaria Yhdysvaltoihin ja tarkoituksena on rakentaa kehittyneitä 32 nanometrin prosessilla valottavia tuotantolaitoksia seuraavan parin vuoden kuluessa. Samassa yhteydessä Intel kertoi yksityiskohtia kehitteillä olevasta 32 nm:n valmistusprosessista ja esitteli ensimmäistä kertaa maailmassa 32 nm:n prosessilla valmistettuja työpöytä- ja mobiiliprosessoreita toiminnassa.

Tällä hetkellä suurin osa Intelin prosessoreista valmistetaan 45 nm:n P1266-prosessilla, johon perustuvat ensimmäiset prosessorimallit julkaistiin markkinoille marraskuussa 2007. Intel esitteli 32 nm:n P1268-prosessia ensimmäisen kerran jo saman vuoden syyskuussa. Kyseessä oli 32 nm tekniikalla valmistettu noin kahdesta miljardista transistorista rakentuva 291 megabitin SRAM-testisiru, joka toimi neljän gigahertsin kellotaajuudella.

Tällä hetkellä Intel kehittää jo seuraavan sukupolven valmistusprosesseja, jotka ovat oletettavasti vuonna 2011 tuotantoon tuleva 22 nm:n P1270 ja vuonna 2013 esiteltävä 16 nm:n P1272.

Intelin mukaan transistorin lähteen ja nielun välinen etäisyys pienenee valmistustekniikassa 0,7-kertoimella joka toinen vuosi. 32 nm:n transistororeissa etäisyys on 112,5 nanometriä, joka pienin etäisyys kaikkien eri valmistajien 32 nm:n etäisyyteen verrattuna.

32 nm:n valmistusprosessissa ei ole kyse ainoastaan transistorien fyysisen koon pienentämistä, vaan samalla niiden kytkentänopeus on parantunut ja virtavuoto vähentynyt.

Yllä olevasta kaaviosta näkyy, kuinka Intelin viimeiset valmistusprosessit ovat kehittyneet ja kuinka saannit piikiekoilta ovat parantuneet ajan myötä. 32 nm:n valmistustekniikan kehittäminen on aikataulussa ja ensimmäisiä tuotteita odotellaan markkinoille tämän vuoden puolivälin jälkeen.

Intelin prosessoreiden kehitys jatkuu Tick-Tock-mallin mukaisesti. Marraskuussa 2008 julkaistut Core i7 -prosessorit perustuivat kokonaan uuteen Nehalem-arkkitehtuuriin ja seuraava askel on sen siirtäminen 32 nm:n valmistustekniikkaan Westmere-prosessoreiden myötä. Tulevaisuuden mikroarkkitehtuurin koodinimi on Sandy Bridge, joka lanseerataan ennen 22 nm:n valmistusprosessiin siirtymistä.

Westmere-prosessoreiden suurin askel on pienemmän valmistustekniikan jälkeen Nehalem-arkkitehtuurin tuominen kuluttajaluokan prosessoreihin sekä uusdet grafiikkapiirillä varustetut prosessorit.

Nykyisten Core 2 -prosessoreiden seuraajaksi kuluttajaluokkaan Intel on tuomassa aluksi neliytimisen ja kahdeksaa säiettä 45 nm:n tekniikalla valmistettavan Lynnfield-koodinimellisen prosessorin, joka käyttää Socket 1156 -kantaa ja julkaistaan yhdessä P55-piirisarjan kanssa. Myöhemmin tänä vuonna Lynnfieldin rinnalle on luvassa 32 nm:n tekniikalla valmistettava kaksiytiminen Clarkdale, joka tukee Hyper-Threading-ominaisuuden avulla neljää rinnakkaista säiettä ja siihen on integroitu grafiikkapiiri.

Mobiilipuolelle Calpella-alustalle on aluksi luvassa neliytiminen ja kahdeksaa säiettä tukeva Clarksfield-koodinimellinen 45 nm:n tekniikalla valmistettava prosessori. Vuoden puolivälissä on luvassa 32 nm:n valmistustekniikan myötä integroidulla grafiikkapiirillä varustettu kaksiytiminen ja neljää säiettä tukeva Arrandale.

Kuten Muropaketissakin on jo moneen kertaan uutisoitu, Intel on siirtymässä kuluttajaluokan piirisarjoissa uuteen järjestelyyn. Ibex Peak -koodinimellisessä alustassa on vain yksi järjestelmäpiiri, joka on yhteydessä prosessoriin DMI-väylällä. Prosessoriin on jatkossa integroitu muisti- ja PCI Express -väylien ohjaus sekä mallista riippuen myös grafiikkapiiri. Ibex Peak -alustan myötä nykyinen northbridge jää toimettomaksi ja jäljelle jää vain oheislaitepiiri.

Ensimmäiset 32 nm:n tekniikalla valmistettavat Westmere-prosessorit ovat Clarkdale- ja Arrandale-koodinimelliset työpöytä- ja mobiiliprosessorit. Kotelointiin on liitetty kaksi piisirua, joista toinen on 32 nm:n kaksiytiminen prosessori ja toinen 45 nm:n tekniikalla valmistettava grafiikkapiirin ja kaksikanavaisen DDR3-muistiohjaimen yhdistelmä. Prosessorit on varustettu nykyisistä Core i7 -prosessoreista tutulla Turbo Boost -ominaisuudella, joka osaa automaattisesti ylikellottaa prosessoria raskaalla työkuormalla TDP-arvon rajoissa.

32 nm:n Westmere-prosessorit tuovat mukanaan uusia AES-käskyjä (Advanced Encryption Standard). Seitsemän uutta käskyä nopeuttavat esimerkiksi kiintolevyjen salaamisessa käytettävien algoritmien kryptausta ja purkamista.

Tehokäyttäjille Intel on jälleen lanseeraamassa tämän vuoden marraskuussa uuden Gulftown-koodinimellisen huippuluokan prosessorin, joka käyttää samaa Socket 1366 -kantaa kuin nykyiset Core i7 -prosessorit ja on yhteensopiva nykyisen X58-piirisarjan kanssa. 6-ytiminen Gulftown kykenee suorittamaan 12 säiettä kerrallaan.

Intelin varatoimitusjohtaja Steve Smith esitteli eilen tyytyväisenä 32 nm:n Westmere-prosessoria. Kuvissa prosessorin alempi piisiru on valmistettu 32 nm:n tekniikalla ja sisältää kaksi prosessoriydintä. Ylempi piisiru on valmistettu 45 nm:n tekniikalla ja sisältää grafiikkaominaisuudet sekä DDR3-muistiohjaimen.

Intelin testialusta toiminnassa 32 nm:n Westmere-prosessorilla ja Intel 5 -sarjan piirisarjalla.

Yllä olevassa kaaviossa on listattu jokaisen tuoteryhmän nykyiset Nehalem-arkkitehtuuriin perustuvat 45 nm:n prosessorit sekä niiden Westmere-koodinimelliset 32 nm:n seuraajat.