Megérkeztek az Intel 32 nanométeres processzorai

Nehalem a népeknek

A Westmere-generációhoz tartozó első asztali chipek kódneve Clarkdale, a mobil változatok pedig Arrandale néven futnak. Az új chipek a tömegpiacot célozzák meg: mindegyikük kétmagos, a Hyper-Threading révén négy utasításszál párhuzamos végrehajtására alkalmas. A 32 nanométeres gyártástechnológia és a kétmagos felépítés lehetővé teszi az Intel számára, hogy rendkívül költséghatékonyan termelje ezeket a chipeket. A Westmere 4 megabájt L3 cache-sel 383 millió tranzisztort integrál, mérete mégis mindössze 81 négyzetmilliméter, ami harmada az eddigi négymagos Nehalem chipekének.

A Westmere-generáció így nem leváltja, hanem kiegészíti az Intel 45 nanométeres Core i7 és i5 chipjeit, a 45 nanométeres négymagos processzorok megmaradnak a kínálatban a teljesítményigényesebb felhasználási területekre. A Westmere elsődleges feladata, hogy nyugdíjazza a Core 2 termékcsaládot és vele a 2006-ban debütált Core mikroarchitektúrát, a piac legnagyobb része számára Nehalem mikroarchitektúrájú processzorokat biztosítson - ez alól csak a netbookok lesznek kivételek. A tökéletes összezavarás érdekében a Westmere-ek notebookban i3/i5/i7, asztali kivitelben pedig i5/i7 néven kerülnek piacra, így lényegében egyik megjelölés sem azonosít egyértelműen egy adott termékcsaládot, hogy Nehalemről, Lynnfieldről vagy Westmere-ről van-e szó.

A Westmere (illetve az új Atom, a Pine Trail) bemutatásával elkezdődik az a folyamat, amelyet az Intel a platform újraparticionálásának nevez. Ez lényegében azt takarja, hogy a memóriavezérlő után a grafikus mag is bekerül a processzorba, így a korábbi háromchipes platform (CPU, north bridge, south bridge) kétchipessé változik. A magasabb fokú integráció előnye az alacsonyabb gyártási költség (egyetlen tok szükséges), a magasabb energiahatékonyság (sokkal gyorsabb kommunikáció), no meg a kisebb helyigény, amely elsősorban mobil felhasználásnál érdekes, de az egyre divatosabb pici asztali gépek  esetén is fontos tényező.

Multi-chip

A Westmere nem szilíciumon, hanem tokozás szintjén integrálja a grafikus magot, vagyis az egy különálló chipen helyezkedik el. Az Intel mérnökei azonban ennél is tovább mentek, és kihasználva a tokon belüli új chip megjelenését (multi-chip package, MCP), a DDR3-memóriavezérlőt és PCI Express vezérlőt is a grafikus chiphez szervezték - szigorúan szilícium szintjén beszélve így ezek a Westmere processzorok nem rendelkeznek integrált memóriavezérlővel.

Az Intel ezzel lényegében ismét szétválasztotta a processzort és az északi híd feladatait, miközben a híd tokon belülre került. Az integrált északi híd 45 nanométeres gyártástechnológiával készül, és 177 millió tranzisztort tartalmaz, mérete pedig 114 négyzetmilliméter, vagyis nagyobb, mint maga a processzor. A tokon a két chip egy egyedi MCP interfészen keresztül kommunikál.

A megoldást elsősorban a termelés gazdaságossági szempontjai mozgatták, másodlagosan pedig a felépítés biztosította rugalmasság és tervezési ciklus alacsonyabb kockázat. Ezáltal a 32 nanométeres gyártási kapacitást nem pazarolják el olyan kevéssé igényes áramköröket tartalmazó szilíciumterületre, mint amilyen a memória- és I/O-vezérlők, miközben miniatürizálásukat korlátozza a rengeteg huzalozás, a költségek csökkentését pedig a relatív drága tokozás - vagyis sem a 32 nanométeres eljárás teljesítménybeli, sem pedig méret és költségbeli előnyei nem igazán tudják kihasználni.

Amellett, hogy a jelenlegi csúcsot képviselő 32 nanométeres eljárást így kizárólag a műszakilag és üzletileg legértékesebb áramkörök számára tartogatja az Intel, egyúttal minimalizálja a selejthányadot is, a különféle vezérlőfunkciók grafikus chipre történő átmozgatásával így a 45 nanométeres gyártástechnológia folyamatos kihasználtságát is biztosítani tudja. Ez lényegében tőkeberuházási optimalizáció, ami kétségtelenül döntő szempont volt egy olyan vállalatnál, mely évente több mint 5 milliárd dollárt költ a gyáraira - a Westmere felépítése vélhetően dollár százmilliós beruházásokat spórol meg az Intelnek a következő évek során, mivel kevesebb 32 nanométeres kapacitást kell kiépítenie, egyúttal magasabb kihozatalt is ér el.

Később, a várhatóan év végével, egyes források szerint csak jövőre megjelenő Sandy Bridge generációval a grafikus mag is a processzorral közös szilíciumra kerül, így vélhetően a többi funkciót is egy szilíciumra emeli az Intel, az azonban egyelőre nem publikus, hogy mindezt a teljes termékpalettán meglépi-e a vállalat, vagy a teljes váltással megvárja a 2011 végére várható 22 nanométeres gyártástechnológiát.

Nehalem 32 nanométeren

A 32 nanométeres processzorok a 45 nanométeres Nehalemmel megkezdett úton mennek tovább, maga a mikroarchitektúra lényegében változatlan, az egyetlen figyelemre méltó különbség, hogy a Westmere chipekbe bekerült 7 új utasítás, amelyek az AES titkosítással kapcsolatos feladatok gyorsítására szolgálnak. Kisebb módosítások révén nőtt a virtualizációs teljesítmény, illetve apróbb módosítások történtek az elágazásbecslő egységben, mondta el a HWSW-nek Dave Hill, az Intel 32 nanométeres lapkáinak egyik tervezőmérnöke.

A Nehalemhez hasonlóan a Westmere esetében is nagy hangsúlyt fektettek az energiahatékonyságra, a chipek ugyanazokat az energiagazdálkodási trükköket tartalmazzák mint a 45 nanométeres elődök, azaz agresszív kapuzást, a Hyper-Threading szimultán többszálú végrehajtást, illetve a Turbo Boost technológiát. Utóbbi lehetővé teszi, hogy az egyes processzormagok órajele átmenetileg megemelkedjen egészen addig, amíg a processzor ki nem meríti a rendelkezésére álló fogyasztási keretet.

32 nanométeres mobil chipek

A mobil változatok esetében egy újabb trükköt is bevetett az Intel: nem csak az egyes processzormagok, hanem a grafikus vezérlő is bekapcsolódik a fenti folyamatba, a grafikát intenzíven igénybe vevő alkalmazások alatt a videovezérlő órajele is megnövekedhet, amennyiben a fogyasztási keret ezt lehetővé teszi. Az Intel azonban itt is tovább lépett, a processzor és a grafikus chip nem külön dedikált büdzsével rendelkeznek, hanem osztoznak az energiakereten, vagyis a processzor által fel nem használt energiát a grafikus chip hasznosíthatja, például HD-videó dekódolásakor, és vice versa.

Részben ennek is köszönhető, hogy a Westmere az eddigi legagresszívebb dinamikus órajelskálázást megvalósító tömegtermék, és talán a legszélesebb órajelskálán mozgó is architektúra is. A mobil változatok közül a Core i7-620UM (ultra-alacsony feszültségű) modell például az 1,06 gigahertzes gyári névleges órajelről 2,13 gigahertzre képes skálázódni a már ismert Turbo Mode képességgel, ami a duplája, míg a 640UM 1,2-ről 2,26 GHz-ig - a limitáló tényező kizárólag a 18 wattos fogyasztási keret, amit az ultrahordozható gépeket célozza meg. Turbo módban alacsony feszültséggel 25 wattból 2,93 gigahertzig skálázódik a design, míg a 35 wattból 3,33 gigahertzig jutnak a mobil chipek. Az asztali modellek 73 wattból 3,73 gigahertzet érhetnek el az i5-670 esetében.

32 nanométeres asztali chipek

Mindennek köszönhetően az Intel elérte, hogy egyszerre kínálja a felhasználó számára az alacsony fogyasztást, hosszú akkumulátoros időt és halk működést, és a jelentős teljesítménybeli potenciált is. A DDR3-memória által biztosított több mint másfélszeres elérhető nyers sávszélességnek, valamint a közelebb hozott memóriavezérlő révén a memóriaelérés alacsony késleltetésének, az erőteljesebb magoknak és a Hyper-threadingnek köszönhetően az új Core i3/5/i7 chipek jelentősen nagyobb teljesítményt képesek leadni, mint a Core 2-es generáció, különösen a mobil változatok esetében.

Az Intel a 32 nanométeres generációnál továbbra is 193 nanométeres fényforrásokat használ a levilágításhoz, azonban a kifejezetten nagy felbontást és precizitást igénylő, úgynevezett kritikus rétegekhez bevezette az immerziós litográfiát, vagyis extrém tisztaságú vizet használ a fény fókuszálása érdekében. Az iparág többi része már 45 nanométeren az immerzió használata mellett döntött, az Intel azonban el akarta odázni a váltást, így pénzt takaríthatott meg, valamint elkerülte az új technika megjelenése jelentette kockázatokat, több időt adva a mérnököknek az immerziós eljárások kitapasztalásához. Az Intel második generációs fémkapukat és magas k együtthatójú, vastag szigetelőket alkalmaz 32 nanométeren, mely 20-30 százalékkal gyorsabb tranzisztorokat, és az Intelnek SRAM cellák esetén sikerült lineáris optikai skálázódást elérnie, vagyis a 45 nanométereshez képest fele akkora cellákat kidolgozni.

Erősebb grafika

A Westmere-generáció egy teljesen új videovezérlőt kapott egyébként, amely az Intel állítása szerint minden eddigi integrált Intel videovezérlőnél erősebb. A vállalat elsősorban nem a játékok és más 3D alkalmazások futtatására hegyezte ki az új vezérlőt, inkább a videolejátszási képességeket tolta előtérbe, mivel ez az egyik legfontosabb felhasználási terület az átlagos otthoni PC-felhasználók számára - eközben azonban szerencsére drasztikusan javult a 3D-gyorsítás is.

Ennek érdekében az új, egyszerűen csak Intel HD Graphics néven emlegetett grafikus mag hardveres AVC/H.264, VC-1 és MPEG-2 dekódolást képes végezni, támogatja a DVD-k felskálázását és a deinterlacinget is. Ennek köszönhetően a 720p és 1080p-s, magas bitrátájú videók sem okoznak problémát, viszonylag alacsony processzorterhelés mellett képes azokat lejátszani a Westmere. A grafikus chip emellett képes két HDMI-portot (1.3a) meghajtani és akár 2560x1600 pixeles megjelenítőkkel is elbír. Megújult az Intel grafikus drivereinek kezelőfelülete is, amely nem csak szebb lett a korábbiaknál, hanem támogatja a teljesen egyedi felbontású megjelenítőket is.

A 3D teljesítmény is növekedett a korábbinál több végrehajtóegységnek és a magasabb, akár 900 megahertzes órajelnek köszönhetően. Az Intel azt állítja, az új videovezérlő megfelelő teljesítményt nyújt az olyan játékok futtatásához, amelyek nem igényelnek csúcskategóriás grafikus kártyákat. Az első tesztek azt igazolják, valóban jelentős, másfél-kétszeres előrelépés történt 3D teljesítmény területén, de az Intel integrált vezérlője még mindig csak a belépő szintű AMD (ATI) vagy NVIDIA megoldásokkal tud versenyezni. Noteszgép-vásárlók számára jó hír, hogy az Intel támogatja a grafikus vezérlők közötti váltást menet közben, vagyis akkumulátoros használat és hálózati üzem közben más-más videochip lehet aktív, a felhasználó választása szerint.

A termékek

Összesen 11 új mobil és 6 asztali chipet dobott piacra az Intel. A kínálatot belépő szintű Core i3, középkategóriás Core i5 és felső kategóriás Core i7 lapkák alkotják, a csúcskategóriát továbbra is a 45 nanométeres Core i9 képviseli. A 32 nanométeres generáció mobil vonalon 5 Core i7, 4 Core i5 és 2 Core i3 termékből áll jelenleg, az asztali gépek számára pedig 4 Core i5 és 2 Core i3 chip rajtolt el (valamint egy Pentium a legalsó kategória számára). De mik az egyes termékcsaládok közötti eltérések? A Core i3 chipek nem tartalmazzák a Turbo Boost technológiát. A Core i5 és Core i7 közötti eltérést az L2 cache mérete jelenti, ami a Core i5 családban 3 megabájt, a Core i7 esetében pedig 4 megabájt.

Chipset-vonalon is számos újdonsággal rukkolt elő az Intel, összesen hét új lapkakészlet jelent meg az új processzorokhoz, amelyek közül négy (QS57, QM57, HM57, HM55) mobil, három (Q57, H57, H55) pedig asztali. A chipkészletek képességeit és a különbségeket az alábbi táblázat tartalmazza.

Az új processzorok és chipsetek mellett megjelentek új vezeték nélküli hálózati vezérlők notebookok számára, egyszersmind feltámasztva a Centrino nevet: a korábban a noteszgépek platformjaira használt márkanevet mostantól a vezeték nélküli hálózati vezérlők jelölésére használja a vállalat. A Centrino Ultimate-N és Advanced-N Wi-Fi vezérlő egyaránt támogatja a 802.11n szabványt, előbbi az eltérő (3x3) antennakonfigurációjának köszönhetően akár 450 Mbps maximális sebességre is képes, míg utóbbi (2x2) \"csak\" 300 Mbps átvitelt támogat. Egy új WiMAX-vezérlő is része a kínálatnak, de mivel Európában a WiMAX láthatóan végleg elvesztette a csatát az UMTS-sel szemben, a kontinensen forgalmazott noteszgépekben aligha látunk majd ilyeneket.

A 32 nanométeres chipek és az új grafikus vezérlő teljesítményéről a Prohardver tesztje ad információt.