采用3D Tri-Gate IVB增加28%晶體管

    “我意中的CPU是個蓋世英雄，有一天他會性能橫掃所有平臺，功耗卻是最低”，不知有多少DIYer曾經這樣深度YY過，而今這一夢想馬上就能實現了，Intel全新一代處理器Ivy Bridge將踏著IDF 2012的七彩祥云正式到來。。。

    是的，“沒有最好，只有更好”，每一代處理器的面世都帶來令人驚嘆的改變，不過似乎卻又都有著不足，這種局面在Ivy Bridge身上終結了，它不僅性能比Sandy Bridge更強，制造工藝也比后者更先進，功耗也大幅下降——按照Intel的“TICK-TOCK”戰略，Ivy Bridge將帶來制程上的更新，由目前的32nm提升到22nm。

    Sandy Bridge被Intel稱為第二代酷睿i處理器，第一代酷睿i則可以追溯到2008年11月，根據評測，Sandy Bridge的高端型號酷睿i7-2600K成功超越上代旗艦酷睿i7-990X，新一代旗艦Sandy Bridge-E則是輕松成為新一代旗艦，在局面大好的情況下，作為第三代的Ivy Bridge又將如何表現呢？下面我們就在本屆IDF峰會之前再次聚焦期待已久的Ivy Bridge。

    采用3D Tri-Gate！IVB增加28%晶體管

    每一年，Intel都嚴格按照“TICK-TOCK”策略更新桌面處理器，也一次次得在制造工藝上領跑業界，今年Intel再次上演拿手好戲，一改沿用50多年的傳統二維平面晶體管設計，率先在業界推出三維立體晶體管，Intel將其稱為“Tri-Gate”。

    戈登·摩爾高度評價3D Tri-Gate

    Intel自2002年就開始了這一技術研究，不過長期以來都處于實驗室階段，而今在十年后，這一創新技術終于從實驗室走向規模量產，盡管IBM也在進行3D三柵級晶體管技術的研究，但是Intel首先實現了批量投產，這一工藝的量產對于整個IT產業來說具有劃時代的意義。

    摩爾定律創始人戈登·摩爾就對“Tri-Gate”技術做了高度評價：“在多年的探索中，我們已經看到晶體管尺寸縮小所面臨的極限，今天(‘Tri-Gate’，小編注)這種在基本結構層面上的改變，是一種真正革命性的突破，它能夠讓摩爾定律以及創新的歷史步伐繼續保持活力。”

    Ivy Bridge相比Sandy Bridge晶體管數量增加了28%

    “Tri-Gate”晶體管技術的成熟再一次驗證了摩爾定律(當價格不變時，集成電路上可容納的晶體管數目，約每隔18個月便會增加一倍，性能也將提升一倍)，并允許新一代處理器塞入更多的晶體管，從而實現更強勁的性能。現在的Sandy Bridge處理器核心面積為216mm2，晶體管數量為11.6億，即將推出的Ivy Bridge處理器的核心面積為160mm2，相比縮小了25%，而晶體管數量則大幅增加到了14.8億，增長了約28%。

突破限制降低功耗 Tri-Gate重大意義

    突破限制降低功耗！Tri-Gate重大意義

    3D Tri-Gate工藝使用一個薄得不可思議的三維硅鰭片取代了傳統二維晶體管上的平面柵極，形象地說就是從硅基底上站了起來，這種全新設計帶來了硅芯片的重大突破。

    32nm二維晶體管設計(左)與22nm三維晶體管設計(右)

    3D Tri-Gate工藝突破了傳統二維晶體管限制

    從上面的示意圖上可以看出，硅鰭片的三個面都安排了一個柵極，其中兩側各一個、頂面一個，用于輔助電流控制，而2-D二維晶體管只在頂部有一個。這樣設計的好處之一便是可以突破傳統二維晶體管限制，從而在更小的體積內塞入更多晶體管，以設計出更高性能的產品。

    3D Tri-Gate工藝使得CPU工作在更低電壓下

    3D Tri-Gate工藝帶來的另一大好處就是可以顯著降低芯片的功耗，盡管Ivy Bridge在更小的面積增加了更多晶體管，但是它的功耗卻明顯降低，這得益于3D Tri-Gate工藝帶來的漏電率降低，閾值電壓大幅下降，晶體管可以工作在更低的電壓下，這使得22nm的Ivy Bridge相比32nm的Sandy Bridge核心電壓降低了0.2V。

3D晶體管技術革新現代電子產業

    從前面關于3D Tri-Gate工藝的介紹來看，這一創新技術給桌面處理器帶來了無“限”可能，實際上，Tri-Gate工藝還將引發現代電子產業的革新。

    Intel將在以上五家晶圓廠采用22nm Tri-Gate制造工藝

    3D Tri-Gate工藝為移動設備帶來更廣闊發展空間

    晶體管是現代電子的基石，3D Tri-Gate工藝一舉改變了沿用了50多年的晶體管設計，它不僅延續了摩爾定律，還將為移動處理器芯片掃清體積和功耗上的障礙，從而在為移動計算設備提供媲美桌面處理器性能的同時，進一步降低設備功耗，這在電池技術發展緩慢的當前具有非凡的意義。

    晶體管制造工藝發展

    Intel計劃推出14nm制程的Atom處理器

    Intel目前正在進入移動處理芯片市場，借助3D Tri-Gate工藝，Intel可以推出更低功耗的Atom處理器(關于Atom處理器發展歷史可參考文章：終究能否逆天！Intel Atom全面回顧)，從Intel Atom處理器路線圖上我們看到，Intel計劃于2014年推出14nm的Atom，3D Tri-Gate工藝則在2013年就登陸22nm的Atom了。在3D Tri-Gate新工藝幫助下，Intel將能推出性能更強、功耗更低的SoC芯片，一切順利的話，智能手機和平板機市場的格局將會全面改變。

制程之外的變化：架構更新/核顯升級

    前面我們花了大量的篇幅回顧了Intel將在Ivy Bridge處理器上率先使用的3D Tri-Gate制造工藝，但是Ivy Bridge帶來的改變并不僅僅是制程上得更新，在處理器架構層面，Intel也作了一些改進。

    3D Tri-Gate使Ivy Bridge獲益良多

    相比Sandy Bridge，Ivy Bridge優化了單線程計算，Intel的超線程技術是在CPU內部內置一部分緩沖區/隊列來讓多個線程的指令同時利用，但是在Sandy Bridge中，這些緩沖區是靜態分割開來的。如果一個緩沖區最多可以接受20個請求，Sandy Bridge的單個線程只能得到10個，也就是說在單線程運算時，只能利用到一半的緩沖區，而在Ivy Bridge這部分結構采用動態分配設計，如果處理器只進行單線程計算，那么緩沖區的所有資源都將能被這條線程利用。這使得Ivy Bridge的每時鐘性能提升4%-6%。

    Ivy Bridge與Sandy Bridge的異同點

    Ivy Bridge的核顯改進

    除了核心部分的優化，Ivy Bridge的核顯部分也得到全新設計。Ivy Bridge內置的HD Graphics 4000/2500開始支持DX11(HD Graphics 2000/3000支持DX10.1)、OpenCL3.1(HD Graphics 2000/3000支持OpenCL1.1)，EU數量由12提升到了16個，從此，核顯也將能支持三屏顯示，支持的最大分辨率由Sandy Bridge核顯的2500X1600提升到4096X4096，這將能幫助核顯明顯提升游戲體驗，此外，Ivy Bridge也迎來了新一代Intel Quick Sync快速轉碼技術， 整體上，HD Graphics 4000/2500將比上代核顯性能提升60%。

    此外，Ivy Bridge改進了內存控制器——內置DDR3-2133內存控制器，最高可以支持到DDR3-2800，而且可以使用1.35V的低電壓版內存DDR3L。Ivy Bridge同時還改進了電源管理技術，在同等性能水平下，相比Sandy Bridge，Ivy Bridge僅需消耗原來75%-80%的功耗。

發揮22nm的威力 7系芯片組超頻強勁

    發揮22nm的威力！7系芯片組超頻強勁

    Ivy Bridge盡管保持了跟6系芯片組的向上兼容性，Intel還是提供了代號為Panther Point的全新7系芯片組，Ivy Bridge將和7系芯片組組建Maho Bay平臺，已確定的型號為Z77、Z75和H77。

    相比6系列芯片組，7系列芯片組將支持PCI Express 3.0，并增加對USB 3.0的原生支持，對USB 3.0的原生支持可以說是7系芯片組最大、最重要的改進，在存儲方面，SATA 6Gbps接口數量仍然為2個，SATA 3Gbps則為4個，并未變化。

    Ivy Bridge搭配7系列芯片組組建Maho Bay平臺

    6、7系列芯片組能分別支持Sandy Bridge、Ivy Bridge

    由于6、7系列芯片組均能支持Sandy Bridge、Ivy Bridge處理器，但是它們之間互相組合的區別是什么呢？上圖為我們一一羅列出來，主要區別在于安全、商用方面的功能，其中部分功能還需要下代Windows 8操作系統才能實現。

    Intel建議用戶采用7系芯片組主板搭建Ivy Bridge平臺

    Intel建議用戶采用7系芯片組主板搭建Ivy Bridge平臺，因為7系芯片組將能更好得發揮22nm制程的威力——采用22nm制程后，Ivy Bridge的超頻能力顯著提升。上圖為極之玩家堂的冷水魚將一顆酷睿i7-3770K超頻至5GHz(100MHz X 50)，而此時的電壓僅為1.27V，顯然還有不小的潛力可以挖掘。

    總結：曾經沒有一塊桌面處理器具有Ivy Bridge這樣高的能效比，我也沒有機會去珍惜，等到IDF 2012突然到來的時候我才幡然醒悟，人世間最幸福的事莫過于此，如果老天能給我一塊Ivy Bridge，我會對他說三個字：我買了。