Intel Research Day 2005: научные исследования полупроводникового гиганта



Установите себе проигрыватель Flash для отображения графического оформления статьи

Пролог

В отличие от широко разрекламированного Форума Intel для разработчиков (Intel Developer Forum, или просто IDF), популярного в определенных кругах IT индустрии порой не меньше, чем всемирные компьютерные выставки, так называемый ежегодный Intel Research Day известен общественности куда хуже (если не сказать — неизвестен вообще ;)). Попробуйте набрать в поисковых системах эти словосочетания, и скупость информации по данному мероприятию покажется вам чрезмерной. Едва ли не единственной адекватной ссылкой окажется страничка www.intel.com/research/events/intel_day/intel_day.htm на сайте самой корпорации с подробной информацией и презентациями с прошлогоднего Дня исследований в Intel. И это несмотря на то, что данное мероприятие прошло под патронажем и при непосредственном участии такого «компьютерного харизматика» как Патрик Гелсингер (Pat Gelsinger), возглавлявшего тогда в Intel соответствующие направления.

С одной стороны, конечно, нельзя сравнивать Intel Research Day и «вселенских масштабов» форумы IDF, уже в течение многих лет проходящие более 10 раз в год по всему миру (и дважды в год — в США) с привлечением почти всех ведущих игроков IT-индустрии и собирающие многие тысячи участников и посетителей. Ведь Intel Research Day проводится лишь третий (или четвертый — тут мнения сотрудников Intel немного расходятся :)) год, причем до недавнего времени он имел действительно однодневный формат, да и количество посетителей здесь на порядок меньше, чем на центральных IDF: большинство из них — это индустриальные аналитики и специализированная научная/компьютерная пресса.


Тем не менее (то есть — с другой стороны), информационная ценность и содержательность данного мероприятия позволяет проводить параллели с IDF, причем с определенных позиций Research at Intel Day оказывается даже более интересным и полезным, чем IDF. В самом деле, и на IDF, как правило, часть докладов, презентаций и экспонатов выставки посвящены научным исследованиям, проводимым корпорацией. Но там (на IDF) они носят более прикладной характер, освещаются достаточно бегло и как бы «прикрепляются» к основной технологическо-маркетинговой идее всего мероприятия. Тогда как на Intel Research Day исследования в области перспективных направлений, которые могут найти применения в будущем информационных, компьютерных и коммуникационных технологий, главенствуют, то есть являются целью и поводом самого мероприятия. Причем освещаются они здесь гораздо подробнее и разностороннее, с привлечением множества действующих прототипов, а посетители имеют возможность напрямую и весьма тесно пообщаться с непосредственными исследователями и учеными, которые работают в лабораториях Intel и традиционно очень ограничены в плане общения с посторонними (и тем более — с прессой ;)).

Можно даже сказать, что Intel Research Day, проводимый обычно под конец первого календарного полугодия, то есть когда первая, весенняя «волна» форумов IDF уже прокатилась по всему миру, а вторая, осенняя — только готовится к проведению, служит эдаким «водоразделом» между этими главными публичными мероприятиями Intel. И я бы даже сказал, что Intel Research Day напрямую готовит почву для осенних IDF, поскольку наиболее яркие, концептуальные и готовые к разработке и внедрению результаты научных исследований Intel, отмеченные ранее во время Research Day, находят затем свое отражение и во время IDF, но в более ёмком, сжатом виде.

Впрочем, любителям собственно технических новинок, каковых среди компьютерной прессы и ее читателей, видимо, все же большинство, может показаться, что Research at Intel Day не так интересен, как многочисленные компьютерные выставки, поскольку не являет конечным пользователям тех готовых к продаже продуктов, которыми можно было бы «уже улучшить свою жизнь». Для тех же, кто привык смотреть на несколько шагов вперед сиюминутности и для кого научные исследования, пусть даже носящие прикладной характер, — не пустой звук, данное информационное мероприятие Intel определенно должно оказаться полезным, поскольку оно едва ли не уникально в отрасли вообще и позволяет приоткрыть завесу над порой «секретными» (а в технологиях и исследованиях тоже есть свои тщательно охраняемые секреты) направлениями работы лидера современной полупроводниковой индустрии — компании, которая ежегодно тратит на свои исследования и разработки многие миллиарды долларов (имея при этом по всему миру 18 исследовательских лабораторий с несколькими тысячами сотрудников)


Основные исследовательские центры Intel.

и «просчитывает» возможные направления развития всей индустрии информационных, компьютерных и коммуникационных технологий на несколько десятилетий вперед (например, в 2004 году Intel только в США получила более 1600 патентов). В этой статье мы попробуем глазами очевидца взглянуть на то, что было интересного на Intel Research Day в этот раз.



Research at Intel Day 2005

В этом году Research at Intel Day прошел на месяц позже, чем год назад — в июне, то есть как раз после того, как отгремели последние анонсы новых настольных процессоров и чипсетов Intel, а Стив Джобс (Apple) и Пол Отеллини (Intel) пожали друг другу руки в предвкушении совместного бизнеса — перевода всей линейки компьютеров Macintosh на процессоры Intel. (Как ёмко по этому поводу подметил предыдущий глава Intel Крэйг Барретт (на фото), доля макинтошей на мировом рынке, в общем-то, ничтожна — лишь пара с небольшим процентов,

и в плане больших прибылей не столь интересна для Intel, и так владеющей более 80% рынка микропроцессоров. Однако из-за того, что изделия Apple зачастую идут впереди отрасли по концепции и дизайну и популярны именно в этом качестве, Intel было бы крайне интересно поучаствовать и в этом бизнесе. Кстати, в этой связи Intel на Research Day 2005 тоже было, чем похвастаться, представив несколько новых концепт-компьютеров с расширенной нетрадиционными функциональностью и дизайном.)

Если в прошлые годы Research at Intel Day длился всего один день и на нем присутствовали, как правило, лишь посетители из Северной Америки, то на сей раз формат мероприятия был расширен до трех дней (почти как главные, калифорнийские IDF!), а аудитория представляла весь мир — от Юго-Восточной и Ближневосточной Азии, Латинской Америки и даже Австралии, до Северной Америки, Европы и стран СНГ (России и Украины).



Делегация России и Украины на Research At Intel Day 2005. Впрочем, этим присутствие «наших» там не ограничилось — многие ученые, инженеры и сотрудники Intel на этом мероприятии свободно говорили по-русски. ;)

Хотя, например, не было замечено представителей скандально известного The Inquirer, обычно присутствующих при подобных событиях. Видимо все же наука — это не их «профиль». :)

Первый день, на который «не пустили» (точнее — не пригласили) американских аналитиков и журналистов, был с утра до вечера насыщен докладами о последних направлениях исследований в Intel. Среди них — и общий обзор направлений исследований в корпорации, включая глобальное направление Procative Computing («упреждающих вычислений»),



Ганс Малдер (Hans Mulder, Associate Director Intel Research) о Proactive Computing: не следует бояться делать компьютеры «умнее» и самостоятельнее — это только пойдет нам на пользу.

и несколько предметных — об «этнографических» исследованиях моделей использования компьютерной техники и создании новых компьютеров и информационных технологий, адаптированных под конкретные страны, нации и культуры,



Знаменитый «китайский домашний обучающий компьютер», разработанный в стенах Intel с использованием широкого спектра «этнографических» исследований.



Электронная мусорная корзина, сканирующая мусор, позволяет выявить определенные этнографические закономерности.

о концепции персонального сервера и карманных компьютерах следующего поколения,



Intel Personal Media Server — прототип производства Motorola.

о сенсорных сетях и исследовании этого глобального направления в Intel.



Новые сенсоры Intel.


День выставки

Второй день был фактически посвящен выставке: в нескольких комнатах первого этажа головного офиса Intel в Санта-Кларе разместилось несколько десятков стендов с экспозициями и действующими прототипами будущих технологий. На каждом из стендов можно было подробно побеседовать с исследователями и выведать ранее недоступную для широких кругов информацию. К большому сожалению, на осмотр всего этого «богатства научной мысли» регламентом было отведено слишком мало времени — предшествующая этому утренняя (в)водная лекция по общим вопросам

и последующий (за выставкой) круглый стол с некоторыми руководителями научных направлений в Intel — Кевином Каном (Kevin Kahn)



Kevin Kahn, Intel Senior Fellow и директор Communications Technology Lab, Corporate Technology Group.

и по несчастью почти полностью потерявшим голос (сильно осипшим) Дэвидом Тенненхаусом (David Tennenhouse) — оказались, увы, заметно менее познавательны, чем сама экспозиция, поскольку руководителей так и тянуло на общие рассуждения вместо полезной конкретики (впрочем, это общая черта для многих руководителей ;)).

Да и весьма любопытная получасовая экскурсия по лаборатории оптических исследований Intel, проведенная ее руководителем Марио Паниччиа (Mario Paniccia), директором Intel Photonics Technology Lab,



Марио Паниччиа, директор Intel Photonics Technology Lab.

прошла на больших парах, не давая экскурсантам времени на разглядывания, раздумья и осмысление. Впрочем, желание организаторов Intel Research Day втиснуть в сжатые временные рамки столь огромный пласт направлений исследований, проводимых в такой гигантской корпорации, понятны. А учитывая широту и глубину этих исследований, становится очевидным недостаток времени, выделенного для ознакомления с ними посетителям Дня исследований в Intel. Остается надеяться, что организаторы учтут эти уроки и в следующий раз экспозиции будет выделено гораздо больше времени.

Тем более что 9 выставочных комнат покрывали широчайший спектр исследований — от будущих платформ и процессоров и вопросов мирового рынка компьютеров (концепт-модели использования) до мобильных и беспроводных технологий, исследований в области цифрового дома, цифрового офиса и Digital Enterprise. Среди стендов экспозиции мы отметим следующие.

Новая технология Xen Virtual Machine Monitor (совместная разработка и Intel и Кембриджского университета в Англии) позволяет создавать несколько виртуальных партиций на одном аппаратном ресурсе с целью одновременного запуска различных изолированных друг от друга операционных систем и приложений.


Виртуальная машина Xen (Зен) умеет работать на процессорах Intel с поддержкой Vanderpool Technology (VT) и в данном случае демонстрировалась на Linux-системе.

Особое внимание здесь уделено повышению безопасности.

В свете глобального перехода на многопоточные (мультиядерные) процессоры (см. также ниже) разрабатываются специальные инструменты для многопоточного анализа


и оптимизации приложений.

Оптимизируются и компиляторы (например, есть проект с «говорящим» индийским названием Shangri-La).

Проблема высокого энергопотребления многоядерных систем, безусловно, заботит разработчиков. В этой связи на экспозиции демонстрировалась, например, технология повышения экономичности и производительности серверных систем.

Применение специального анализа загрузки системы работой и оптимизации частоты работы процессоров многопроцессорной системы позволяет увеличить производительности системы на 38% при неизменной мощности потребления (и тепловыделения) в многопоточном окружении.

«Живая» демонстрация проходила на 4-процессорном сервере на базе последних Intel Xeon.

Но принцип может быть легко применен и к многоядерным процессорам.

Рядом демонстрировались новые достижения в схемотехнике

и высокоскоростная передача данных по оптическим каналам с применением новейшего кремниевого лазера, разработанного в Intel.

Целый блок стендов демонстрировал серьезные программные технологии улучшения изображения и визуализации объектов по неполной информации.

Со стороны это выглядит почти так, как показывают в полуфантастических голливудских блокбастерах — берется крайне «замыленная» и «запикселенная» картинка и из нее «кадрируется» нужный фрагмент с «запредельным» улучшением четкости. :) Причем делается это в реальном времени (даже для видео). Для этого применяются специальные подходы с использованием байесова преобразования.

Данные технологии могут применяться не только в «шпионских целях», но и в нашем быту — для существенного улучшения некачественного (например, пресловутого «любительского») видео, дальних телетрансляций и проч. Находят применение они и для научных и производственных целей — например, моделирование трехмерного изображения по неполной двумерной контрастной картинке в электронной микроскопии микро- и нанообъектов на поверхности кремниевых пластин.

В ряде случаев для «воссоздания» неполной картины привлекается и симуляция методом Монте-Карло,

что может помочь при реконструкции топологии поверхности пластин микросхем.

Исследование перспектив развития и применения будущих платформ ведется не только на «прикладном» уровне, но и с прицелом на дальнюю перспективу. Например, к началу-середине следующего десятилетия (2012-2014 годы) Intel планирует перейти на производство пластин диаметром 450 мм взамен нынешних 300-миллиметровых, которые она освоила всего пару лет назад.

И такие «здоровенные» пластины уже демонстрируются — в сравнении даже с 200- и 300-мм «вафлями» (так на жаргоне называют кремневые пластины) будущие выглядят просто громадными. Разумеется, такое производство будет полностью автоматизировано (вручную перетаскивать такие пластины негоже), а экономическая выгода от увеличения диаметра существенно возрастет.

А вообще, прогресс «диаметра» пластин с момента зарождения микроэлектроники наглядно демонстрировал следующий стенд:

(Помню, я сам начинал работу на одном из крупнейших советских микроэлектронных предприятий с кремниевых пластин диаметром 3 дюйма, а двухдюймовые были тогда в ходу для арсенида галлия, так что «отстал» от того же Крейга Барретта я всего на пару этапов. ;))

Заметим, что к моменту внедрения 450-мм пластин Intel надеется освоить как минимум 22-нанометровый техпроцесс, но базовыми для новых «вафель» станут еще более «тонкие» техпроцессы с нормами 15 нм и 10 нм. С современных позиций такие, с позволения сказать, «нормы» кажутся нереальными (как лет 10 назад нереальными казались нынешние 90 нм). Но даже этим полет научной и инженерной мысли не ограничивается — в лабораториях уже вовсю идет работа над так называемыми спинтронными приборами на кремнии, и достижения в этой области Intel также демонстрировала на Research at Intel Day (не без помощи бывших российских ученых, теперь работающих в Intel ;)):

Впрочем, рассказ о выставке можно было бы еще долго продолжать. И я специально не детализирую каждую из представленных тем, поскольку чтобы раскрыть их подробнее, фактически, требуется написать по отдельной статье. Если кому-то захочется посмотреть на какой-то из данных постеров поподробнее и в большем разрешении, напишите мне. В принципе, доступны и более развернутые материалы по каждому из стендов (тем), которые, я надеюсь, в ближайшее время появятся на сайте Intel — ведь создали же подробную страничку со всеми материалами по следам прошлогоднего Research at Intel Day 2004 (см. линк в начале статьи).

 

День третий — о более традиционном

Третий день составили три ключевых доклада ответственных сотрудников Intel по трем основным технологическим и продуктовым направлениям деятельности корпорации — платформам для цифрового дома и настольным системам (процессорам и пр.), направлению развития цифрового офиса, платформам для него и вообще направлению Digital Enterprise (серьезных серверных систем и процессоров/чипсетов для них), и, наконец, по мобильным системам, где, в частности, были впервые обнародованы некоторые новые детали о грядущем двуядерном мобильном процессоре с кодовым именем Yonah. Проходили эти презентации в самом сердце штаб-квартиры Intel в Санта-Кларе — в заботливо обсаженном березками здании имени одного из основателей Intel Роберта Нойса (Robert N. Noyce),

и в перерывах можно было ознакомиться с концепт-компьютерами на небольшой выставке — различными вариантами цифрового дома, цифрового офиса, применением коммуникационных возможностей в нашей повседневной жизни и пр.



Знаменитый интернет-холодильник LG.



А такие симпатичные домашние компьютерные центры развлечений уже стучатся к нам с прилавков «модных» магазинов.

Руководители Enterprise направлений корпорации Kirk Skaugen и Robert Crooke вновь подчеркнули, что первые 17 лет Intel была компанией по памяти, потом переключилась на процессоры, а сейчас во главу угла бизнеса Intel поставлены платформы. То есть Intel теперь — это компания платформ. Важно также, что политика развития компании смещается от прежней ориентации «на продукты» (product-based) к ориентации на «модели использования» вычислительной и коммуникационной техники (usage-based). И помимо своих традиционных направлений Intel все больше внимания старается уделять рынкам платформ для Storage (устройствам хранения данных и блокам для них) и Communications (устройства беспроводной связи и соответствующая инфраструктура).



Текущие и грядущие платформы Intel для Digital Office.

Индустрия сперва фокусировалась на производительности. Теперь же в фокусе «usage oriented сomputing» (вычисления, ориентированные на пользователя) и соотношение цена+возможности на ватт (Price/Capability per Watt), а не price/performance/watt. Двадцать лет инноваций в полупроводниковой промышленности и технологии прошло — теперь наступают 20 лет поиска, куда огромные наработки можно было бы применить, сделать технику более управляемой (manageability). Причем уже до 5 миллиардов долларов тратится на безопасность IT-систем — это половина всех затрат в данном сегменте. Отметив, что рынок процессоров Intanium сейчас — наиболее быстрорастущий среди серверных (Sun недавно перешла на использование этих процессоров Intel, а остальные 8 крупнейших производителей серверов, включая Fujitsu-Siemens, перешли еще раньше), «генералы» Enterprise-направлений Intel подчеркнули, что с 1996 года было поставлено более 30 миллионов серверов на процессорах Intel. А в родмэпе enterprise-систем и платформ корпорации появились теперь и системы на Pentium 4 и Pentium D — с чипсетом E7221 и будущими для двуядерных процессоров! «Дорожная карта» (как теперь модно выражаться) на двухъядерные процессоры Intel утверждает, что в 2006 году 70% проданных настольных и мобильных процессоров и 85% серверных процессоров будут двухъядерными, а в 2007 году таковыми станут 100% серверных и 90% потребительских процессоров этой корпорации!

Относительно будущего мобильных платформ и процессоров Денни Жабур (Denny Jabour, Director of Customer Marketing Intel Mobile Platform Group, на фото ниже) подчеркнул, что скорость роста рынков мобильных систем в различных регионах мира различна и наиболее высока она в Азии (кроме Японии) и Америке.

Грядущей выход новой платформы Napa ожидается в срок, и темпы ее разработки явно опережают таковые для ее предшественницы Sonoma.

В составе платформы Napa будет несколько новинок, среди которых, разумеется, первый двухъядерный мобильный процессор Yonah, изготавливаемый по технологии 65 нм, чипсет Calostoga с набором новых функций (включая Intel Digital Media Boost) и улучшенной встроенной графикой, включая технологию Intel Dynamic Power Coordination для лучшей экономии заряда батареи, поддержка новых стандартов беспроводной связи серии 802.11, технологии Intel Active Management, Intel Virtualization и Intel Advanced Thermal Manager и другое.

Денни обнародовал также некоторые новые сведения о будущем процессоре Yonah, который должен появиться в начале 2006 года в рамках новой мобильной платформы Napa. Два ядра этого процессора будут иметь общую для обоих ядер (в отличие от текущих двухъядерных процессоров Intel и AMD) кэш-память второго уровня объемом 2 Мбайт (с улучшенным механизмом энергосбережения) и общий же контроллер системной шины QPB с частотой 667 МГц. Он будет выпускаться по 65-нм технологии в форм-факторах PGA 478 и BGA 479, содержать 151,6 млн. транзисторов, поддерживать технологию XD-bit и, судя по предварительной информации, поддерживать некоторые механизмы прямого взаимодействия ядер между собой.

В нем применена новая более прогрессивная микроархитектура кэш-памяти — Intel Smart Cache, позволяющая обоим ядрам хранить и использовать общую информацию и даже обмениваться ею (включая когерентность кэш-памяти), а также индивидуально управлять энергосбережением каждого из вычислительных ядер, не теряя при этом доступ к общей информации, хранящейся в кэш-памяти. Новое ядро Intel будет поддерживать все модные технологии — SSE3, VT и AMT (Virtualization и Active Management)… Не будет здесь лишь Hyper-Threading и EM64T, которые принесены в жертву заботе о снижении энергопотребления. Тепловой пакет нового процессора ожидается на уровне около 25 ватт и утверждается, что пакет новой платформы Napa в целом не будет выше такового у платформы Sonoma. Более того, Intel не исключают и того, что процессоры на «мобильном» ядре Yonah будут использоваться не только в определенных сегментах рынка настольных компьютеров (для этого уже разработаны и демонстрируются соответствующие мини-концепты домашнего и офисного ПК), но даже в компактных экономичных серверах. Что касается среднего времени автономной работы ноутбуков, то ее неуклонно пытаются повысить до 8 часов — правда, уже к 2010 году. :)

Intel также будет продолжать побуждать производителей разрабатывать и использовать новые дизайны для мобильных компьютеров и предлагать новые модели их использования.



Эпилог

Не могу не упомянуть, что закончилось все мероприятие «Research at Intel Day» высоко в горах (примерно километр над уровнем моря), расположенных аккурат между тихоокеанским побережьем и Кремниевой долиной, где на солнечных горных склонах, орошаемых влагой из временами окутывающих их облаков, произрастают многочисленные виноградники, на которых культивируются элитные сорта винограда из Франции и знаменитой винодельческой долины Napa (она расположена в Калифорнии миль на сто севернее). Там же этот виноград обрабатывается и из него производится вино нескольких сортов (высокогорные винарни имеют собственный полный цикл производства от белого до красного вин!), которое хранится в деревянных бочках в прохладных горных пещерах, имеет весьма своеобразный вкус и подается замученным серпантинами приезжим, пожелавшим отпраздновать на горных лугах свою свадьбу или просто хорошо отдохнуть. Где-то рядом на склонах имеют виллы многие воротилы IT-бизнеса, штаб-квартирами компаний коих усеяна Silicon Valley, шикарный вид на которую открывается с этих гор. В общем, в определенной мере становятся понятными стимулы тех, кто здесь живет, работает и занимается научными исследованиями. ;)



В горах между тихоокеанским побережьем и Кремниевой долиной…



…произрастают многочисленные виноградники…



…и производится вино нескольких сортов.



Высокогорные винарни имеют собственный полный цикл производства от белого до красного вин,…



…которые хранятся в деревянных бочках…



…в прохладных горных пещерах…



…и подаются пожелавшим отпраздновать на горных лугах свою свадьбу.



На этих склонах свои виллы — у многих воротил бизнеса Кремниевой Долины.



И в определенной мере становятся понятными стимулы… ;)



Дополнительно

iXBT BRAND 2016

«iXBT Brand 2016» — Выбор читателей в номинации «Процессоры (CPU)»:
Подробнее с условиями участия в розыгрыше можно ознакомиться здесь. Текущие результаты опроса доступны тут.

Нашли ошибку на сайте? Выделите текст и нажмите Shift+Enter

Код для блога бета

Выделите HTML-код в поле, скопируйте его в буфер и вставьте в свой блог.