45nm Penryn处理器新技术与规格

45nm Penryn处理器新技术与规格

● 新的工藝起點—45nm處理器登場

目前Intel兩年一更換工藝，在65nm工藝處理器全面上市後，Intel再次提升了CPU的製作工藝，將在本月16號推出其首款45nm Penryn處理器。全新45nm Penryn家族共有7名成員，包括雙核心桌面處理器Wolfdate、四核心桌面處理器Yorkfield、雙核心行動處理器 Penryn、雙核心Xeon DP處理器 Wolfdate DP、四核心 Xeon DP處理器Harpertown、雙核心 Xeon MP處理器Dunnington DC及四核心Xeon MP處理器Dunnington QC。

Intel首款45nm Penryn處理器QX9650

據了解，Penryn雙核心版本內建 4.1 億個電晶體，四核心則有8.2億個電晶體，微架構經強化後，在相同頻率下較上代Core產品擁有更高性能，同時L 2 Cache容量提升50%，明顯提高數據讀取執行的速率。此外，亦加入47條全新Intel SSE4指令，提高媒體性能和實現高性能運算應用。

CPU-Z下的QX9650

泡泡網近期有幸拿到首批Intel 45nm處理器Penryn QX9650，其核心頻率3GHz，12MB二級緩存，FSB 1333MHz，是的絕對旗艦。接下來我們將會與65nmQX6850進行對比測試。

左邊為QX9650，右邊為QX6850

◎ 測試平臺

此次測試我們將採用技術與實際結合的方式，希望讀者們能更直觀的了解QX9650的特性與性能。

● 45nm採用了High-K金屬柵極技術

此前我們對CPU工藝進程也有簡短的回顧，細心的朋友可能會發現，從90nm工藝開始出現了嚴重的漏電問題，阻礙了晶片和個人電腦的設計、大小、耗電量、噪聲與成本開發。因此，在新一代45nm Penryn處理器採用全新材料製作的45nm電晶體絕緣層和開關閘極，減低電晶體漏電情況。

其實電晶體就是一種簡單的開關裝置，可處理電子數據中的0、1組合。處理器就是含有數百萬此類通過銅線以特定方式連接在一起的電晶體。而電晶體內部是由源極、漏極、柵電極、柵介質、及硅底層通道。源極是指電晶體中電流產生的部分，它包含涂層硅(doped Si)，漏極是指電晶體中電流流向的部分，這部分與源極一樣，都參雜了一些雜質以降低電阻。不過電晶體是絕對對稱的，則電流可以從源極流向漏極，也可以從漏極流向源極。柵極電極就是電晶體頂端的區域，其電流的狀態決定電晶體是打開還是閉合，傳統上柵的製作材料是多晶硅或原子隨意排列且不形成網格狀結構的硅。柵極介質是位於柵極電極以及溝槽之間一層薄層，目前的數字晶片中電晶體柵介質是由二氧化硅組成，而二氧化硅是絕緣體材料，它的作用是隔絕來自柵極電極的泄漏電流，但如果這個柵介質層太薄其泄漏電流的電量就越大。

為了降低漏電問題，同時還要提高其性能。Intel採用了High-k的新材料製作電晶體閘極電介質，而且電晶體閘極的電極也搭配了全新的金屬材料。這樣，經過測試顯示，不僅電晶體的性能提升了，同時漏電現象與之前相比也較少了5倍。據了解，製作閘極電介質的材料主要是二氧化硅，因為它具備了很好的易制性，能夠減少厚度保持電晶體的整體性能。

由於High-k閘極電介質和現有硅閘極並不相容，Intel全新45nm電晶體設計也必須開發新金屬閘極材料，目前新金屬的細節仍未有消息透露，Intel現階段尚未說明其金屬材料的組合。另與上一代技術相較，Intel 45nm製程令電晶體密度提升近2倍，得以增加處理器的電晶體總數或縮小處理器體積，令產品較對手更具競爭力，此外，電晶體開關動作所需電力更低，耗電量減少近30%，內部連接線採用銅線搭配low-k電介質，順利提升效能並降低耗電量，開關動作速度約加快20%。

值得注意的是，Intel成功令新一代45nm製程產品的漏電情況降低逾5倍，其中電晶體閘極氧化物漏電量更降低超過10倍，相較上代65nm製程產品，在同一功耗表現下，頻率下可提升約20%，或是在同一頻率下功耗更低，電池續航力也明顯大幅提升。

在IDF上Intel又透露了扣肉后继45nm Penryn处理器的更多资料。

在FSB方面，Intel称虽然Penryn最高可以达到1600Mhz，但是届时只有服务器版的Penryn Xeon才有这么高的频率，普通桌面版还是最高1333Mhz，毕竟目前的Bearlake芯片组也只能支持1333Mhz FSB，下一代EagleLake

FSB构架面对AMD的HT已经显得比较落后，Penryn之后的Nehalem处理器上，Intel将采用全新的CSI构架，在设计上类似AMD的HT总线技术，内置内存控制器，从而抛弃FSB构架。

指令集方面，目前的Core2Duo处理器中已经加入了SSE4，但是只是它的一个子集“SSSE3”，虽然Intel称Penryn将支持SSE4，但是是否是完全的支持还有待验证，目前我们知道Penryn将会加入一共47条SSE4指令，未来还会再增加7条。

Penryn移动版还有两项新颖的省电技术：C6 State和EDAT。C6 State可让笔记本处理器的功耗在空闲状态下降到非常低的水平，核心电压也会根据情况大大降低，同时缓存彻底转移其中的数据并完全关闭。从这种状态中恢复需要一点点时间，而且会对性能产生一定的影响，但对笔记本用户来说，电池续航时间的重要性显然更大。EDAT可以单独提高某个处理核心的频率，并将其他暂时不使用的核心关闭，以适应单线程任务或者只能利用一个核心的多线程任务。

Penryn仍会采用LGA775接口，与Pentium 4和Conroe Core 2 Duo相同，但是是否可以在旧主板上使用还要看VRM模块的规格，或许届时现有主板大部分将很难支持Penryn，即使支持了，1333Mhz FSB也是一个大的性能门槛。