22nm与3D晶体管技术带来更低功耗
研发代号为Ivy Bridge的第三代智能英特尔酷睿处理器的发布具有里程碑式的意义,CPU业界由此正式开启22nm时代的大门,晶体管技术也从传统的二维平面技术正式过渡到全新的3-D三栅极晶体管技术(简称3D晶体管技术)。22nm制程与3D晶体管是Ivy Bridge架构处理器两个最大的革新,接下来我们将针对这两项核心技术进行解读。
第三代智能英特尔酷睿处理器的出现开创了“两个第一”——它是业界第一个实现了22纳米工艺的量产处理器,也是业界第一次采用创新的3D晶体管技术(3-D Tri-Gate)的处理器。
全新22nm制程工艺可以在大量增加晶体管的同时有效得控制芯片的体积,同时在低电压下可将性能提高37%。一个句号上就可以容纳超过600万个22纳米晶体管,是不是很惊人呢?更重要的是采用了革命性的3-D三栅极晶体管技术,从而使得处理器晶体管数量达到十四亿!
3D晶体管技术代表了晶体管技术本质上的转变,晶体管通道增加到第三维度,电流是从通道的三面来控制的,而不像传统平面晶体管,只从顶部控制。就像摩天大楼通过向天空发展而使得最大限度地利用城市空间,3D晶体管技术同样提供了一种提高晶体管密度的创新方法。
3D晶体管技术能更好的控制晶体管的开关、最大程度有效利用晶体管开启状态时的电流(实现最佳性能),并在关闭状态时最大程度减少电流(降低漏电)。与之前的平面晶体管相比,22纳米的3-D三栅极晶体管将提供前所未有的高性能和能效,在低电压下将性能提高了37%,并且只需要消耗不到一半的电量,就能达到与32纳米芯片中二维平面晶体管一样的性能
IVB芯酷睿i7-3770K平台功耗实测
22纳米的更高制程允许设计者在同样大小的芯片上设计出更加复杂更加庞大的晶体管电路,这无疑会让芯片的计算能力进一步提升;而另一方面,更高的制程也允许设计者在更小的芯片中设计出和此前完全一样的性能,这也同时会带来更低的功耗。当然,最佳的设计思路还是将两者结合,既降低处理器的总体功耗,又让处理器的性能得到提升,这只是需要一些平衡而已。那么基于22纳米3-D三栅极晶体管工艺的第三代智能英特尔酷睿处理器在功耗方面的表现如何呢?我们还是用测试来解答。
在待机状态下,我们可以看到Core i7 3770K平台仅仅为50W左右,而Core i5 3570K更是只有44W,即使是在满载的情况下Core i7 3770K的功耗数值也只有121W,Core i5 3570K在满载情况下同样只有114W的功耗,这其中还包含了主板、内存、硬盘甚至电源本身所损耗的功耗,实话实说,22纳米3-D三栅极晶体管所带来的功耗进步是显而易见的。
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