Nod 14nm Intel dan Teras Broadwell
Langkah-langkah yang diambil Intel untuk mengemas kini pemprosesnya didokumenkan dengan baik, dan topi lama kepada sesiapa sahaja yang mengikuti industri CPU. Ia dirujuk sebagai strategi “tick-tok” syarikat, di mana tanda itu mewakili pengecutan nod yang boleh memerah lebih banyak transistor ke dalam dadu yang lebih kecil, diikuti dengan tok yang menunjukkan kemas kini seni bina yang ketara. Ini berulang dalam kitaran kira-kira satu setengah tahun irama. Pemproses Haswell 22nm tahun lepas adalah tok, jadi kami pantas menghampiri tanda seterusnya: pada asasnya die Haswell mengecut kepada 14nm, tanda itu dikenali sebagai Broadwell.
Jika anda sudah biasa dengan ini, maka anda sudah tahu apa yang kami harapkan daripada kutu Intel: pemproses yang lebih kecil, penggunaan kuasa yang lebih rendah, prestasi per watt yang lebih tinggi dan prestasi keseluruhan yang serupa berbanding dengan produk generasi sebelumnya. Jangkaan itu tidak seharusnya memperkecilkan pencapaian itu seperti menyerlahkan konsistensi syarikat sejak beberapa generasi produk yang lepas. Apa yang mungkin mengejutkan anda ialah perkembangan ini telah menghasilkan pemproses Haswell-Y dengan TDP yang cukup rendah untuk membolehkan penutup tanpa kipas kurang daripada 9 milimeter tebal. Itulah arena yang tidak pernah diceburi oleh jenama Intel Core sebelum ini. Tetapi lebih lanjut mengenai itu kemudian, mari mulakan analisis kami dengan bintang rancangan: nod proses 14nm baharu Intel.
Nod 14nm: FinFET Generasi Kedua
Ia mungkin kelihatan munasabah untuk mengandaikan bahawa penetapan berangka nod proses merujuk kepada dimensi tertentu (iaitu nod 22nm atau nod 14nm). Walaupun ini berlaku pada generasi awal di mana pengukuran sepadan dengan bahagian terkecil transistor (biasanya pintu gerbang), hubungan ini tidak lagi wujud dalam tatanama moden.
Nod hari ini dinamakan sempena perwakilan teori yang direka untuk menunjukkan skala fizikal puratanya berbanding nod generasi sebelumnya. Sebagai contoh, jika kita membandingkan nod 22nm ke 14nm Intel, kita dapati padang sirip transistor (ruang antara sirip) telah dikurangkan daripada 60nm kepada 42nm, padang get transistor (ruang antara tepi pintu bersebelahan) telah berubah daripada 90nm kepada 70nm, dan padang antara sambungan (ruang minimum antara lapisan saling bersambung) telah berubah daripada 80nm kepada 52nm. Sel memori SRAM yang mengambil luas 108 nanometer persegi pada nod 22nm turun kepada 59nm2 pada nod 14nm.
Dimensi tersebut berjulat daripada faktor penskalaan 0.70x (saiz padang sirip transistor) hingga 0.54x (penskalaan kawasan sel memori SRAM). Jika anda mengambil nombor 22 dan darabkannya dengan 0.64x anda akan mendapat kira-kira 14, jadi mungkin wajar untuk mengatakan bahawa Intel memberikan penetapan berangka yang sesuai kepada nod proses 14nmnya. Malah, die Broadwell-Y mempunyai keluasan 63% kurang daripada die Haswell-Y.
Nod 22nm Intel ialah reka bentuk transistor FinFET (juga dikenali sebagai Tri-Gate) generasi pertama syarikat. Proses 14nm baharu mewakili FinFET generasi kedua Intel, dengan padang sirip yang lebih ketat untuk ketumpatan yang lebih baik. Menggabungkan ini dengan sirip yang lebih tinggi dan nipis menghasilkan arus pemacu yang lebih tinggi dan prestasi transistor yang lebih baik. Bilangan sirip bagi setiap transistor telah dikurangkan daripada tiga kepada dua, yang juga meningkatkan ketumpatan sambil menurunkan kapasiti.
Pesaing Intel kini sedang beralih daripada reka bentuk transistor MOSFET kepada FinFET, tetapi syarikat itu mendakwa bahawa ia mempunyai kelebihan daya saing apabila ia berkaitan dengan penskalaan kawasan logik. Berdasarkan maklumat yang diterbitkan daripada TSMC dan perikatan IBM, dan menggunakan formula penskalaan (palang pintu x padang logam), Intel mendakwa bahawa nod 16nm TSMC yang akan datang tidak menghasilkan peningkatan penskalaan kawasan logik melebihi 20nm dan persaingan akan menjejaki dengan ketara untuk dua seterusnya. generasi. Sudah tentu formula ini hanya satu metrik, tetapi ia membuatkan kita ingin tahu bagaimana nod 16nm TSMC akan berprestasi sebaik sahaja ia dilaksanakan tahun depan. Kita juga perlu tertanya-tanya sama ada undang-undang fizik tidak akan menjadi halangan yang tidak dapat diatasi di bawah 10nm, yang mungkin memberi persaingan sedikit masa untuk mengejar Intel. Setelah berkata demikian, Moore’
Mari kita cepat menyentuh hasil. Tiada syarikat semikonduktor yang benar-benar telus apabila bercakap tentang topik ini, tetapi Intel telah berkongsi sedikit maklumat. Secara umum, Intel memberitahu kami bahawa proses 22nmnya menghasilkan hasil tertinggi dalam beberapa generasi nod yang lalu, dan hasil Broadwell SoC 14nm berada dalam julat yang sihat dan arah aliran dalam arah yang optimistik. Produk pertama adalah layak dan kini dalam pengeluaran volum, dengan jangkaan ketersediaan pada penghujung 2014.
Inti dari semua ini ialah kebocoran, penggunaan kuasa dan kos setiap transistor dikurangkan, manakala kedua-dua prestasi dan prestasi setiap watt meningkat berbanding dengan nod generasi sebelumnya. Seperti yang kami katakan, semua ini tidak mengejutkan tetapi ia sentiasa mengalu-alukan perubahan, terutamanya jika ia mendayakan model penggunaan baharu. Itu akan berlaku apabila kita mempertimbangkan produk sebenar yang akan dihantar oleh Intel pada nod 14nm. Salah satu produk tersebut ialah Broadwell-Y, cip mudah alih generasi seterusnya yang paling banyak dikongsi oleh Intel. Kami akan bercakap lebih lanjut mengenainya pada halaman seterusnya, tetapi mari kita pertimbangkan penambahbaikan seni bina umum yang akan dimanfaatkan merentasi semua pemproses berasaskan Broadwell terlebih dahulu.
Teras Tertumpu Broadwell
Intel mendakwa bahawa Broadwell mempunyai sekurang-kurangnya 5% peningkatan IPC berbanding Haswell. Itu adalah perbezaan kecil, tetapi tidak begitu mengejutkan memandangkan ini adalah tanda penambahbaikan proses dan bukan tok seni bina baharu.
Oleh yang demikian, penambahbaikan kebanyakannya adalah hasil daripada memperkukuh sumber sedia ada, bukan merekayasa semula mereka. Penambahbaikan ketumpatan nod 14nm cukup berjaya untuk membolehkan Intel lebih banyak ruang untuk menambah transistor, jadi mereka melakukannya: penjadual tertib yang lebih besar (Intel tidak menyatakan perbezaan saiz) menghasilkan pemajuan stor-ke-muat yang lebih pantas. Penampan Pandang Tepi Terjemahan L2 (TLB) telah dinaikkan daripada 1k kepada 1.5k penyertaan, dan halaman kemasukan 1GB/16 baharu L2 telah ditambah. Pengendali ketinggalan halaman TLB kedua telah ditambah supaya berjalan halaman kini boleh dilakukan secara selari.
Pengganda titik terapung jauh lebih cekap, kini dapat mencapai dalam tiga kitaran jam perkara yang memerlukan Haswell lima kitaran untuk diselesaikan. Broadwell juga mempunyai pembahagi radix-1,024 dan dikatakan lebih pantas dalam melaksanakan operasi pengumpulan vektor. Intel juga menegaskan bahawa ramalan cawangan dan pulangan dipertingkatkan.
Selain daripada kawasan umum ini, beberapa fungsi khusus telah disasarkan. Arahan pecutan kriptografi dipertingkatkan dan perjalanan pergi balik virtualisasi lebih pantas. Sudah tentu, pengurangan penggunaan kuasa adalah tinggi pada senarai keutamaan Intel, dan syarikat itu mendakwa bahawa ia hanya membelanjakan transistor pada ciri yang menambah prestasi dengan kos kuasa yang minimum. Pada halaman seterusnya, kami akan mengetahui lebih lanjut tentang beberapa pengoptimuman kuasa dan kecekapan yang Intel dilaksanakan di Broadwell.
