芯片设计

　　如果你想获得高性能，又想降低功耗，那么有多个不同的因素需要平衡。

　　随着晶体管通道的长度逐渐减小，可用的电压范围也变得越来越小，如下图所示。

图 41 电压范围

　　最大电压是由总功耗和高功率相关的可靠性下降限制的，最低电压主要是由软错误，特别是存储器电路中的错误限制的。

　　一般说来，在CMOS设计中，性能与电压是成正比的，因为电压越高频率也越高。

　　①. 性能~频率~电压

　　功耗是与频率和电压的平方成正比的。

　　②. 功率~频率x电压2

　　由于频率和电压是成正比的，因此：

　　③. 功率~电压3

　　能源效率等于性能和功耗之间比率，因此：

　　④. 能源效率~1/电压2

　　从能源效率的角度来看，减少电压才会凸现优势，如下图所示。

图 42 功耗与性能的关系

　　由于电路更容易遭受软错误的是存储器，在Nehalem中，英特尔加入了一个复杂的纠错码(三重检测，双倍纠正)纠正错误。此外，缓存的电压和核心的电压是解耦的，因此缓存可以保留高电压，而核心工作在低电压上。

　　对于L1和L2缓存，英特尔已经用新的8晶体管设计(8-T SRAM)取代了传统的6晶体管SRAM(6-T SRAM)设计，解耦了读和写操作，并允许更低的电压，如下图所示。

图 43 6晶体管SRAM与8晶体管SRAM对比

　　此外，为了降低功耗，英特尔又回到了能耗更低的静态CMOS技术，如下图所示。

图 44 不同技术的功耗对比

　　通过重新设计了一些关键算法，如指令解码，再次提升了性能。