【IT168 技术】由英特尔公司主办的全球IT界高水平的技术论坛活动——2011英特尔信息技术峰会(Intel Developer Forum， IDF)，将于9月13日—15日在美国旧金山召开。自1997年，英特尔在旧金山举办第一届技术论坛以来，随着英特尔公司的不断强大，参与人数也不断增长，并成为IT技术最前沿的峰会。本次大会主题为“The Sky's Not the Limit. It's the Baseline”，将涵盖移动互联网、数字家庭、数字企业、技术和研究在内的整个计算通信生态系统。据英特尔透露，参与本次IDF大会的人数将达到5000人。
Ivy Bridge微架构处理器浮出水面
在本次IDF上，英特尔公布了最新的Ivy Bridge微架构处理器详细信息。其实在之前的许多大会，例如上月召开的2011英特尔中国大学峰会中，英特尔就已经透露了有关Ivy Bridge微架构处理器的相关细节。经过本次IDF的介绍，Ivy Bridge微架构处理器更为清晰，由此我们也来剖析一下Ivy Bridge微架构处理器究竟带来了什么。
22nm工艺是划时代意义的改变
提到Ivy Bridge微架构处理器，首要的特性就是采用了22nm工艺，这也是它Tick定位的重要内容。不过相比上一代的Sandy Bridge处理器来说，Ivy Bridge微架构处理器的改变是全新的，不仅仅是工艺的改进，更重要的是晶体管工作方式的改变。
MOSFET发展过程
在30年前，处理器的MOSFET制程还在1萎靡以上，而到了30年后的2005年，处理器的制程已经降低到了65nm。随着晶体管体积的降低，处理器的功耗也有着明显的下降。根据英特尔Tick-Tock战略，每2年处理器的制程降低到原来0.7倍。
原有的技能已经不能满足当前的要求
我们都知道，处理器的主要原料为二氧化硅，而如何能够将二氧化硅转化为昂贵的晶圆，其中存在着许多复杂的工艺。而当晶体管的体积原来越小，新的问题出现了——在应变硅、高K金属栅极都已经完成自己的使命之后，晶体管的漏电问题已经越来越严重，已经超出了功耗允许的范围。于是，3D晶体管技术出现了，3D Tri-Gate晶体管架构能够有效提高单位面积内的晶体管数量，使得非常适合轻薄著称的移动设备，它将取代CPU领域现有的2D架构，手机和消费电子等移动领域都将应用这一技术。
22nm的布局更具备统一性
45nm开始出现高K金属栅极工艺
22nm布局探索
从制程的对比来看，从65nm到45nm出现了高K金属栅极，晶体管工艺出现了明显的变化；而从65nm到22nm的过渡红我们看到，晶体管的布局由原来的双向改为了单向，而且出现的统一的栅极尺寸和网格布局，相比65nm来说显得更为规正。这也从侧面说明如今的晶体管工艺已经出现了质的变化。
22nm与32nm的工艺对比
3D Tri-Gate使用一个薄得不可思议的三维硅鳍片取代了传统二维晶体管上的平面栅极，形象地说就是从硅基底上站了起来。硅鳍片的三个面都安排了一个栅极，其中两侧各一个、顶面一个，用于辅助电流控制，而2-D二维晶体管只在顶部有一个。由于这些硅鳍片都是垂直的，晶体管可以更加紧密地靠在一起，从而大大提高晶体管密度。
这种设计可以在晶体管开启状态(高性能负载)时通过尽可能多的电流，同时在晶体管关闭状态(节能)将电流降至几乎为零，而且能在两种状态之间极速切换。Intel还计划今后继续提高硅鳍片的高度，从而获得更高的性能和效率。
未来晶体管的发展方向
正如之前我们已经介绍过的那样，漏电问题已经成为了晶体管技术亟需面对的问题，这个问题已经阻碍了22nm处理器的发展，由此才开始了3D晶体管的研发。未来III-V族晶体管的的主要发展方向依然是致力于降低漏电与晶体管功耗，以低电压为目的，并且将采用石墨烯、碳纳米管等新的材料。
晶体管发展之路
如今，22nm晶体管已经进入了量产阶段，而14nm晶体管也已经突破了研发，进入到了即将量产的排期中。只有10nm工艺还在进行最终的讨论，包括诸多新材料还在探索中。不过来自最新的IDF资料显示，英特尔已经表示这种工艺最高只能支持到2nm，当然10nm工艺还很遥远，2nm就更不得而知了。
刚刚，我们介绍了Ivy Bridge微架构处理器所采用的22nm工艺内容。当然相比工艺，我们更加关心的是处理器架构方面的信息。那么在本次IDF上，我们看到了Ivy Bridge微架构处理器更多的信息。
与Sandy Bridge相同的地方在于同样了采用的环形总线，整合了CPU和GPU，并且共享三级缓存
作为新一代的产品，Ivy Bridge处理器采用了22nm工艺，支持更高规格的HD Graphics图形核心，EU执行单元的数量较Sandy Bridge翻一番，达到最多24个，同时可支持DirectX 11.0。
同时，Ivy Bridge还加入了Flexible Display Interface技术，此技术可以支持用两屏或者三屏输出显示。借助于22nm工艺，可以实现更高的性能和更低的功耗。而且在这一点，内存支持上还支持DDR3L，也就是超低电压版的DDR3
众所周知，Sandy Bridge最大的3个改变就是环形总线、AVX指令集和整合GPU图形核心。而在下一代的Ivy Bridge微架构处理器中，这三大项目全部都被保留下来，同时还增加了更低的功耗信息及更好的图形处理能力。
更高规格的Tick
我们知道，在上一代的Sandy Bridge处理器中，整合了GPU图形处理核心，具体分为含6个EU（图形执行单元）的GT1和12个EU的GT2，两者正式命名分别为HD Graphics 2000和HD Graphics 3000，同时还有一个GT的简化版命名为HD Graphics(奔腾G620采用的型号)。三者从低到高分别应用在桌面Pentium/Celeron CPU/其他多数桌面CPU/所有移动用CPU中。
而在最新的Ivy Bridge微架构处理器中集成的GPU也分为GT1和GT2两种，其中GT2将含有16个EU，GT1的EU数量为24个。与此同时，Ivy Bridge微架构处理器的GPU将支持DX11、OpenCL 1.1和OpenGL 3.1，以及对Quick Sync（高速同步技术）进行了改进。Intel表示Ivy Bridge中Quick Sync的编码速度升至Sandy Bridge的2倍，画质也会得到改进，Ivy Bridge集成的GT2核心将会支持这一技术。
根据Tick-Tock战略，我们知道英特尔在每2年就会更新一次生产工艺，本次推出的22nm Ivy Bridge微架构就是对应的产品。但是相比以往Tick产品不同的是，Ivy Bridge微架构依然进行了许多革新，除了制程减少之外，包括处理器指令集，特别是GPU方面有了明显的提升，多屏显示和更高规格GPU的产品都是产品的特色。我们也期待着这样的产品能够早日到来。
