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Intel于“细微”处见真工夫

http://tech.sina.com.cn 2001年01月02日 天极网 晓波

  能否保持生产过程中的连贯性是衡量一家成功企业的重要标志,只有那些能够不断改进产品和服务而并非只谋取短期利益的企业才能够最终被用户所接受。著名芯片制造商Intel近几年的发展历程可谓有起有浮,但是即使企业目前正陷入低潮,仍然表现出了一家优秀企业所应当具备的素质。

  如今,Intel在处理器速度的竞争上已经落后于对手,而且承受着来自各方的非议。但是,勿容质疑的一点是Intel在处理器的制造工艺方面仍然处于业界领先地位,并且将这一优势一直保持到了现在。

  虽然今年发生了回收1.13GHz Pentium III的事件,但是之所以出现这一结果主要是因为Intel急于在市场竞争中强占先机而仓促推出了尚未完全成熟的产品。是Pentium III架构的不完善导致了最终产品的回收,生产Pentium III所采用的0.18微米制造工艺并没有任何问题。

  以往,因为Intel一直垄断着处理器和芯片组市场,所以也就没有必要对自己所掌握的制造工艺过分宣扬。不过,最近一端时间以来情况已经大为不同,Intel的市场霸主地位在AMD迅速崛起的强劲声势中已经岌岌可危。同时各种媒体上关于Intel的负面报道也越来越多,即使Intel倾力推出新一代Pentium 4处理器也没有博得业界的太多好感。此时,Intel迫切需要通过某种方式再次向世人证明自己的实力和价值。正是处于上述背景,Intel近期召开了一个大型的新闻发布会,详细介绍了即将在明年采用的新一代0.13微米制造工艺,同时对未来0.10微米和0.07微米制造工艺的发展进行了展望。

  限制主频速度的因素

  包括Intel在内的各大CPU制造商虽然可以通过与软件行业的合作推动产品在软件优化方面的进程,但是这一努力很大程度上仍然要取决于软件开发方的合作热情。如果一种产品架构对软件开发方来说很难产生任何直接的利益,要想获得其支持就非常困难。

  CPU制造商唯一可以依靠自身的力量来确保产品获得成功的方式就是提高产品的处理能力。制造商一般可以通过提高处理器单位时间完成的指令数(IPC)或者提升主频速度来增强处理器的运算能力。Intel于“细微”处见真工夫

  也许有的朋友会问为什么不能同时提高IPC和主频速度呢?事实上,受物理和电气条件的制约,处理器在单位时间内完成的任务越多,可能达到的最大主频速度也就越低。通常,CPU制造商都会选择折中方案,即通过降低IPC来提升主频速度。

  以上,我们谈到了处理器架构对主频速度的制约作用。除此之外,处理器所采用的制造工艺对最终速度同样具有相当大的影响。

  晶体管

  晶体管最早是在1948年由贝尔实验室发明,别看它的体积虽小,但是对整个计算机行业的发展产生了深远的影响。可以说如果没有晶体管,就不会有今天功能强大的计算机。

  简单的说,晶体管的作用相当于一个开关,由流经的电流决定其状态。随着现代电子技术的不断发展,晶体管的体积已经越来越小。通过一种只能在特定条件下导电的材料将数量众多的晶体管结合在一起就形成了我们通常所说的集成电路。晶体管发明10年之后出现了第一代集成电路。当人们在集成电路中加入可编程功能时,就诞生了最早的计算机微处理器—Intel 4004。

  从技术实质上来看,今天的Pentium 4和Athlon处理器与4004相比并没有太大的区别,除了在结构上更加复杂之外,所集成的晶体管也更加微小。我们经常说Pentium 4处理器采用了0.18微米制造工艺,其中0.18微米指的就是晶体管的大小。

  CPU功能日趋复杂之后需要的晶体管的数量也就越来越多。如果晶体管保持保持最初大小不变的话,今天的芯片可能就要以英尺作为单位计算了。为了提高产量、降低散热量,在处理器速度不断加快,功能更加复杂的同时,晶体管的体积也必须不断的缩小。

  举例来说,第一代x86处理器8088采用3微米工艺在33mm^2大小的芯片上总共集成了290,000个晶体管。与此相对比,今天的Pentium 4处理器采用的是0.18微米工艺,在217mm^2的芯片集成了四千两百万个晶体管。虽然Pentium 4处理器的内核芯片相当于8088的6倍,但是所集成的晶体管数量则要相当于后者的1400倍。真不能想象如果Pentium 4采用与8088相同的3微米制造技术的话芯片将会有多大?




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