向“两极”进发_两极

　　每年2月份的国际固态电路会议（ISSCC，International Solid-State Circuits Conference）是半导体未来技术发展展示和比拼的舞台。在今年的ISSCC上，英特尔披露了其从最新低功耗IA架构的Silverthorne处理器到四核安腾处理器的技术细节，显示出芯片巨人在迥然不同的市场上不断扩展的雄心。
　　就像两个极端，超过20亿个晶体管的新四核安腾处理器Tukwilla和Die面积仅为25mm2的低功耗IA处理器Silverthorne戏剧性地同时出现在了一年一度的ISSCC大会。
　　
　　Tukwilla:
　　迈进高端
　　
　　在今年的ISSCC上，英特尔展示了世界上第一款超过20亿个晶体管的单芯片处理器芯片Tukwilla，这是目前英特尔高端安腾处理器的最新四核版本，预计将于今年下半年面世。
　　英特尔还披露了Tukwilla安腾处理器的技术细节。新的处理器采用最高主频为2GHz内核的四核设计，支持多线程（全部打开后同时支持8个线程），片上缓存从目前9100系列双核安腾处理器的24MB提高到了30MB。
　　另一方面，新处理器在互联架构方面将有革命性的变化，会采用英特尔新型的QuickPath点对点串行互联技术，并且集成了双内存控制器，从而将芯片互联带宽和内存带宽分别提升9倍和6倍。
　　新型的互联技术、内存控制器内置、片上缓存的加大对性能增长带来了显著的影响，但也使芯片尺寸增大到700mm2。据英特尔官方公布的数据，Tukwilla性能比比上一代9100安腾处理器提高了1倍，但功耗仅提升了25%。
　　由于Tukwilla处理器并没有采用英特尔最新的45nm工艺，而是基于原有的65nm工艺，因此这一性能数据的取得显得尤为重要，这意味着在英特尔采用更先进的制造工艺之前已经成功地控制住了功耗。
　　英特尔预计直到2010年才会推出下一代的安腾处理器Poulson。预计将跳过45nm工艺而直接采用32nm制程，届时配合金属栅极CMOS技术和高-k栅介质材料，为安腾未来性能功耗比的增加提供了更大的空间。
　　
　　Silverthorne:
　　低功耗王者归来
　　
　　如果说Tukwilla仅仅是体现了英特尔长期以来在高端服务器处理器领域的持续进展，在ISSCC上展出的低功耗Silverthorne处理器则反映出英特尔对快速增长的移动设备市场所寄予的无限热望。该公司CEO欧德宁在日前公开演讲中曾经表示英特尔将力图占领高端手机和移动设备市场10%～20%的份额。
　　据英特尔公布的资料，Silverthorne的功耗将介于0.6W～2W（TDP）之间。尽管该数值与英特尔前年出售的XScale手持芯片相比并不算低，但其可能超过2GHz的运行频率表明Silverthorne处理器更看重性能市场，即其初期目标市场主要集中于5～7英寸屏幕的MID领域。
　　与英特尔之前出售的基于XScale内核的PXA处理器不同，Silverthorne是一款彻底的IA处理器，采用16级流水线，顺序指令执行，内含超过4700万个晶体管，全面兼容酷睿2的指令体系结构。Silverthorne仅采用了单核设计，不过支持HT技术。尽管顺序指令执行在性能方面可能会弱于英特尔以往处理器的乱续执行设计，但HT技术能够弥补其部分弱点，并且在功耗方面会有更好的表现。
　　预计Silverthorne处理器将在今年第二季度逐渐装备到移动互联网设备中。而在今年年初的CES上，BenQ和三星已经展示了采用Silverthorne处理器的MID产品。
　　与2006年的超低电压版Dothan处理器相比，Silverthorne的功耗降低了10倍。不过，第一代的Silverthorne处理器依然还不是完全的SoC。它将配合Paulsbo芯片组共同组成2008年UMPC和MID的Menlow平台。
　　尽管英特尔并未更详细地披露Silverthorne处理器的未来技术特性，但整合度的提高和功耗的降低是显而易见的方向。
　　预计于明年上市的Menlow换代平台Moorestown让这种猜想具备了一定的基础。Moorestown预计将中央处理器、图形和视频处理器、内存控制器整合到一颗芯片（SoC），尺寸更小，功耗也将更低，处理器核心也将引入双核设计。
　　由于实现了SoC，预计Moorestown设备的典型续航时间将接近24小时，比Menlow设备的6～10小时有大幅度提高。更先进的低功耗技术的采用使Moorestown的空闲功耗比Menlow降低10倍。
　　值得关注的是，由于采用了45nm工艺，Silverthorne处理器的Die面积仅为25mm2，一个300mm晶圆上可以切割大约2500个Silverthorne处理器，大约是目前英特尔典型处理器大小的1/7左右，这就意味着生产Silverthorne仅占用较少的资源，在价格方面也有潜力保持较高竞争力。
　　已经有消息说，下一代的iPhone将很可能采用Silverthorne处理器。
　　尽管对于熟悉英特尔移动处理器的人来说，Silverthorne在架构和参数的很多方面都很面熟，但这款号称17年来英特尔最小的X86处理器依然让人嗅出了强烈的竞争意味。iPhone所处的智能手机市场从2007年的1亿部将增长到2010年的4亿部。如果考虑到每年超过10亿台的整个手机市场，就更是一个潜力巨大的领域。
　　
　　相变内存:
　　新的尝试
　　
　　相变内存（Phase-Change Memory，PCM）与现在的闪存Flash和随机访问内存（RAM）相比最大的不同是其并不使用电荷，而是基于改变一种硫属化合物材料的状态来存储数据。
　　闪存可以断电存储数据，不过多次写入后可靠性会降低，而且其工作原理很难保证在45nm工艺以后依然能够保持其非易失性特性; 内存（RAM）虽然是易失性的（断电不能保存数据），但处理速度比Flash要快（高三个数量级），相变内存则兼具了两者的优点。是目前业内认为未来最有希望替代闪存的技术之一。
　　不过，现阶段PCM还不能达到与闪存竞争的程度。主要是在单元尺寸和价格方面还存在一定的差距。
　　正是由于PCM具有的广阔前景，去年英特尔公司、意法半导体和FranciscoPartners公司合资成立名为Numonyx的半导体公司，合作研发、制造PCM技术和产品。
　　在2008年的ISSCC上，英特尔展示了与意法半导体合作研发PCM技术方面取得的新突破: 世界上首个采用PCM技术的多层单元（MLC）设备，将传统的PCM状态从“结晶态”和“非晶态”双态扩展到了4种状态，相当于提高了1倍的存储密度。为提高PCM技术的商用化水平迈出了重要的一步。
　　
　　链接
　　技术和应用融合时代: 集成和低功耗成关键词
　　在2008年ISSCC大会上，英特尔除了公布Tukwilla和Silverthorne处理器的技术细节以外，还发表了14篇论文，内容涵盖了半导体制程工艺（1篇）、万亿级计算（4篇）、无线通信技术（4篇）和存储技术（5篇）。
　　这些论文大多涉及非常基础的技术问题，但从中可以看出研究的系统性和交叉性正在增强。如关于万亿级计算就覆盖了I/O性能增益、高可靠性、低功耗、堆叠等众多技术领域，又如无线通信技术也涉及多无线集成、提高功率效能和可重构技术等多方面。
　　在众多的技术课题中，研究目标大多围绕提高集成度、降低功耗或者致力于提高功率效率，这反映了在技术和应用融合时代，提高器件集成度和控制功耗成为芯片研究的重点和核心课题。