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”推進半導(dǎo)體的微細化，還將追加細致的電力管理機構(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耗電的技術(shù)。強調(diào)了從提高運算電力效率和降低系統(tǒng)整體耗電量等角度出發(fā)推進的技術(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)也進行了多處改進，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（FoxconnTechnologyGroup）及廣達電腦（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)整體的待機電力降至1/20以下注5）。
注5）英特爾稱這里所說的待機電力為“ConnectedStandbyPower”。是指在待機時定期連接網(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行，并結(jié)合凌動處理器的指令集架構(gòu)及硬件裝置進行優(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行”。通過將雙方此前在“ChromeOS”和“GoogleTV”方面的合作擴大到Android上，將構(gòu)筑一個方便智能手機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廠商，不過預(yù)計“產(chǎn)品將于2012年面世”（奧特里尼）。
