Intel Core 2 Extreme QX9650 - Penryn: Hårdvaruanalys

Processorer Recensioner - Publicerad 2007-11-19 15:30 Skriven av Robert Kihlberg

Det finns ett antal anledningar till att man som tillverkare av integrerade kretsar vill migrera till en mindre processteknik. Dessa kan i huvudsak sammanfattas till mindre kiselåtgång, högre klockfrekvenser och lägre strömförbrukning. Först kan det vara läge att prata om vad 65nm och 45nm står för. 45nm står för 45 nanometer, vilket är 0.000045mm. Alltså en 20 000-dels millimeter. Detta avstånd definierar den minsta längden på en gate i en transistor. Om vi nu med detta i åtanke pratar om de olika fördelarna med att krympa detta avstånd.

Kiselåtgång
En direkt och lättförståelig effekt av en minskning av processtekniken är att varje transistor tar upp mindre plats. Teoretiskt sett är en 45nm transistor 30% smalare än en motsvarande 65nm. En transistor krymps dessutom både på längden och på bredden, vilket gör att en 45nm transistor enligt samma resonemang blir mindre än hälften så stor. Man kan ju fråga sig varför detta skulle innebär någon som helst roll, någon nanometer hit eller dit. Svaret är att detta faktiskt betyder enorm mycket. När en processor väl är designad så ska den tillverkas i kisel och det är inte helt orimligt att en viss typ av processor kan komma att tillverkas i kvantiteter om flera hundra miljoner. Kan man halvera kiselkostnaden till hälften har man också stort sett minskat produktionskostnaderna till hälften.

På grund av fysiska begränsningar så är en ideal skalning dessvärre inte möjlig. Exakta siffror är inte officiella, men kvalitativa uppskattning gör gällande att det är frågan om en 40%-ig minskning för en transistor. En annan viktig aspekt relaterad till detta är det man kallar yield, som är hur många fungerande kretsar man kan få ut från en kiselplatta. Eftersom kiselplattorna man använder sig av är runda och processorkärnor är rektangulära så kan man inte utnyttja exakt all yta. Ju mindre processorn är desto fler processorer kan man få plats med på en platta.

Bilderna ovan är principskisser av en kiselplatta och hur de rektangulära processorkärnorna är utplacerade på dessa. Proportionerna är inte korrekta utan bilderna ska illustrera vilka vinster man kan göra rent tillverkningsmässigt med ny tillverkningsteknik. I den vänstra bilden är det endast 8 st processorkärnor som är hela, till skillnad mot 30st i den högra bilden. De mindre rektanglarna är i detta fallet ca 36% mindre, vilket innebär nästan 4 gånger så många hela kärnor.

För att göra det hela mer realistiskt så inför vi några punktvisa defekter. I båda fallen får vi tre stycken defekta kärnor, vilket gör att antalet fullt funktionella kärnor endast är 5 st i det vänstra fallet till skillnad mot 27 st i det högra. Dessa siffror är överdrivna för att dels visa effekten av en finare tillverkningsteknik, och dels vilka effekter högkvalitativt kisel och storleken på kiselplattorna innebär för dessa företag.

Till prestandakretsarna har man valt att utnyttja en del av fördelen med att kärnan tar mindre plats till att lägga till mer minne. Till vänster har vi en kraftigt uppförstorad bild på nya Penryn med 6MB L2-cache och till höger Conroe med 4MB L2-cache. L2-cachen är de stora områdena till vänster i bilderna. Dessa utgör idag en avsevärd del av processorns totala kiselyta, men trots 50% mer cache är Penryn mindre än Conroe. Här nedan är en jämförelse mellan olika modeller och hur stor inverkan L2-cachen har på storleken av kretsen.

Kiselytan är normerad mot Conroe och beräkningarna utgår ifrån att Penryns kärna till hälften utgörs av cache. Detta ger en uppskattad mängd transistorer för logiken, som är samma inom 65nm- och 45nm-modellerna. Med andra ord har alla 65nm-kretsar samma logik och på samma sätt för alla 45nm-kretsar. Vidare bygger resonemanget på att man faktiskt gör 3 olika modeller av varje processor. I vissa fall kan det vara ekonomiskt fördelaktigt att göra färre modeller, fast i efterhand avaktivera olika mängder cache. Faktum kvarstår att Wolfdale endast utgör 67% av Conroes yta, trots större cache. Om vi spekulerar vidare ser vi att en eventuell framtida 1MB-modell av Wolfdale skulle vara mindre än hälften så stor som dagens Conroe.

Dessa effekter påverkar uppenbart priset på processorerna, men det finns fler fördelar med finare processteknologi.

Sida 3 av 16

• Föregående
• Nästa