可以说,晶体管方面,Dunnington完全使用了和Nehalem-EX一样的工艺,和Penryn完全不同。Dunnington也使用了Static CMOS线路:
为了降低能耗,Nehalem架构将以往应用的Domino线路更换为Static CMOS线路,速度有所降低,但是能源效率提升了。Dunnington也采用了这样的做法
除了线路类型的变更之外,Nehalem的晶体管也进行了变化:
Intel High-k Metal Gate晶体管,S极到D极的红色箭头就是“channel沟道”,也就是耗尽区所在
在同一个线路中,使用的晶体管不同,耗电也是不同的,MOSFET元件按沟道长度可以分为长沟道Long Channel和短沟道Short Channel,短沟道具有较好的性能,不过其漏电流也相应更大(耗尽区宽度不足而与源极合并而导致大量漏电电流)。
这个图可不容易明白:沟道长度与漏电的关系,请自行理解(越低的延迟,越高的漏电电流)
在《透视八核心至强 Nehalem-EX处理器解析》提到Nehalem-EX使用了Long Channel长沟道晶体管元件,Dunnington上也有使用,只不过“分量”有些不同。在IC设计当中通常需要根据不同的情况使用不同沟道长度的晶体管,对于Nehalem而言,非关键时序(non-timing-critical)的线路可以使用性能略差的长沟道MOSFET晶体管以减少亚阈值漏电(subthreshold leakage,MOSFET的subthreshold亚阈值特性被广泛利用在低电压线路上),实际上Intel用的是"longer-channel"——“更长沟道”的MOSFET。
Nehalem-EX核心部分的58%和核外部分(不包括缓存阵列)的85%都使用了更长沟道晶体管,最后其漏电功率被控制到总功耗的16%,付出的代价是Nehalem的L1-D延迟由上一代的3时钟周期上升到4时钟周期。Dunnington则是核心部分的65%和核外部分(不包括缓存阵列)的90%都使用了省电的长沟道晶体管,可见同样的45nm工艺,Dunnington做得比Nehalem-EX好一些,因为Nehalem-EX的运行速度更高,Uncore、QPI等的频率都要求用较多的高性能高漏电的短沟道晶体管。
不过,Nehalem架构设计上就具有PCU(Power Control Unit,电源控制单元)可以彻底关闭不需要用到的核心、缓存,因此其闲置功耗表现将会好一些。可以做一个直观的比较,6核心、2.66GHz的Xeon X7460和8核心、约更高频率的Nehalem-EX的TDP都同样为130W。
在使用Long Le(长沟道晶体管)技术之后,和同样45nm的其他Penryn架构处理器(如Harpertown等)相比,漏电降低了约1/3(一般45nm处理器漏电占总功耗的46%),降低到22%。如此这般,在增加了内核数量的情况下,Dunnington的功耗并没有上升,在使用较低的供电电压情况下,6核心的Dunnington甚至可以做到65W的TDP。