VIA Technology Forum 2006


Откровения AMD, IBM и VIA о процессорах и не только

Продолжаем рассказ о Форуме VIA по технологиям VTF 2006, прошедшем этим летом в Тайпее. Большой интерес на Форуме представляли презентации и продукты основных спонсоров — компаний AMD, IBM, Microsoft, Fujitsu, Gigabyte, HP, Kingston, Samsung и некоторых других.

 

Доклады AMD на VTF 2006

Компания AMD в лице своего вице-президента и главы по технологиям Фила Хестера (Phil Hester, CTO)

рассказала участникам технологического форума VIA о своих планах по выпуску процессоров и перспективных технологиях, разрабатываемых AMD для своих будущих продуктов (его доклад звучно именовался как «Следующая волна инноваций x86»).

AMD планирует создавать продукты, все более удобные потребителю. Для этого она, в частности, хочет вчетверо увеличить свои производственные мощности в течение следующих трех лет.

А массовый выпуск процессоров по технологии SOI с нормами 65 нм начнется уже совсем скоро — в конце 2006 года (сэмплы таких процессоров есть уже сейчас). В середине же 2008 года AMD совместно с IBM планируют внедрить технологию с нормами 45 нм.

Компания исповедует принцип модульного дизайна своих платформ:

Ближайшей надеждой на технологический прорыв AMD считает свои четырехъядерные процессоры, выход которых намечен на 2007 год. Они будут обладать следующими преимуществами:

Фил продемонстрировал и кристалл будущего 4-ядерного процессора AMD (под кодовым именем Deerhound).

Как подчеркивает AMD, у нее, в отличие от Intel, — «истинная» 4-ядерная архитектура, так как это не объединенные в один корпус два независимых кристалла (как у грядущих скоро Intel Core 2 Quad), а единый кристалл с четырьмя ядрами и общими архитектурными блоками, включая общую кэш-память третьего уровня.

Технология Dynamic Independent Core Engagement (DICE) в этих процессорах AMD позволяет динамически и независимо менять частоту работы каждого ядра, чтобы уменьшить энергопотребление процессора без ухудшения производительности.

Прогресс процессоров AMD по соотношению производительности на расходуемый ватт мощности продолжится и далее, достигая уровней +60% в 2007 и +150% в 2008 году.

Это хорошо отвечает требованиям мировой акции по сохранению энергии The Green Grid, в которой участвую многие лидеры IT-индустрии.

Уменьшено энергопотребление будет и в новых мобильных процессорах AMD, где также ожидается ряд интересных нововведений.

Среди таких нововведений — адаптивное разделение мощности между ядрами (каждое из ядер может быть остановлено/запущено в зависимости от требования приложений) и интеграция в процессор северного моста системной логики (с поддержкой более экономичной памяти DDR2) с оптимизацией последнего по мощности, а также новая шина HyperTransport 3 со встроенным управлением рассеиваемой мощности (динамический троттлинг на основе анализа состояний ядер).

Таким образом, у AMD на подходе архитектурные и технологические усовершенствования как в серверных и настольных, так и в мобильных процессорах. В перспективе AMD также задумывается о создании специализированных процессоров, ориентированных на выполнение конкретных операций.

Здесь возможно большее снижение энергопотребления аппаратных решений за счет применения оптимизированных макроархитектур. Возможно, такие специализированные ядра позднее будут встраиваться и в процессоры общего назначения.

Рассказал г-н Хестер и о планах AMD по созданию платформы «4?4», предназначенной для энтузиастов и ресурсоемких приложений. Здесь, в частности, при помощи архитектуры Direct Connect будет реализована четырехъядерная мультисокетная процессорная конфигурация, а позднее планируется ее модернизация и до 8-ядерных систем.

Интересным решением станет и использование шины HyperTransport HTX для подключения внешних модулей (карт расширения HTX) через специальный слот расширения на материнской плате.

Преимуществом этого решения по сравнению, например, с шинами PCI Express или PCI-X является то, что карты HTX будут фактически «садиться» напрямую на высокоскоростную «системную шину» процессора AMD, то есть иметь более высокую производительность. Пока такое решение рассматривается скорее для серверных, нежели для настольных систем, но позднее — кто знает. ;) Интерсно, как скоро производители видеокарт сообразят использовать преимущества шины HyperTransport HTX для создания графических ускорителей нового поколения? И будет ли здесь ATI первой и единственной?

Продолжением работ в направлении усовершенствования платформы AMD и улучшения ее совместимости является стратегическая технологическая инициатива AMD под именем Torrenza, которая призвана дать индустрии первую инновационную платформу x86, сконцентрированную на пользователе.

Данная инициатива основана на принципе «открытых источников» и вовлекает многих видных игроков рынка IT для создания общих архитектурных инноваций. Примерное видение платформы Torrenza представлено на следующем рисунке.

Интересным здесь является не только использование HyperTransport HTX, но и, например, использование специализированного ускорителя, размещенного в сокете вместо обычного процессора — «Socket Filler». И уже нашлись сторонние разработчики — например, компании DRC Computer и XtremeData, объявившие о выпуске динамически конфигурируемых чипов FPGA, совместимых по разъему с AMD64 Opteron (на двух- и многопроцессорных платах) и ускоряющих специфические алгоритмы конкретного пользователя. В них помимо вычислителя используется статическая оперативную память и флэш-память.

Новая платформа AMD будет обладать значительно лучшими возможностями по объединению различных блоков и гибкости конфигурирования за счет применение новых решений.

Масштабы партнерства в рамках разработки платформы Torrenza уже впечатляют и позволяют надеяться на прорыв в ближайшем будущем.

Причем, VIA, особенно в свете недавних событий (объединения AMD и ATI), имеет все шансы стать здесь одним из ведущих игроков, поскольку имеет богатые традиции создания чипсетов для процессоров AMD, включая профессиональные платформы.

* * *

Другим ключевым докладом AMD на VTF 2006 стало выступление Рода Флека (Rod Fleck), почетного сотрудника AMD, курирующего направление мультимедиа для широкого класса пользователей (Consumer Multimedia). Он рассказал о решениях AMD в области цифрового контента высокой четкости (High Definition Digital Media), быстро набирающего популярности в мире. В понятие HD-контента включается не только аудио-видео и фотоматериалы соответствующего разрешения, но также соответствующие игры, запись HDTV-передач (DVR), перекодирование/сжатие мультимедиа, доступ к этому контенту одновременно из нескольких комнат, новые носители данной информации. Двухъядерные процессоры AMD64, по мнению сотрудников корпорации, как нельзя лучше оптимизированы для выполнения всех этих задач, поскольку имеют и отличную производительность в играх, и поддержку мультимедиа-инструкций, и 64-битную оптимизацию, и многопоточное выполнение, и встроенный контроллер памяти. Грядущая операционная система MS Windows Vista, где также будет сделан упор на HD-возможности, прекрасно работает на процессорах AMD64. Докладчик не замедлил проиллюстрировать это положение бенчмарками.

В том же направлении работает и программа AMD Live!, способствующая появлению полностью оснащенных для работы с данным контентом персональных компьютеров на базе процессоров AMD.

Концепция AMD Live! наглядно описывается следующим слайдом:

Дальнейшее развитие платформы Live! корпорации видится в направлении улучшения коммуникативных, сетевых и интерактивных возможностей.

А также в распространении технологий персональных компьютеров на традиционные устройства потребительской электроники, придании им возможностей работы с HD-контентом и обмена/трансляции информацией, объединение нескольких таких устройств в единый центр развлечений (в одном корпусе).

Однако помимо аппаратной платформы цифрового дома на базе архитектуры x86

следует развивать и всевозможные сервисы, которые наполнят эти платформы полезным содержанием.

Первые консьюмерские платформы на базе процессоров AMD уже увидели свет, и скоро ожидается расширение ассортимента.

А помочь на пути распространения таких систем могут новые двухъядерные процессоры AMD Athlon 64 X2 с пониженным уровнем энергопотребления, при помощи которых возможно создавать производительные и вместе с тем компактные и бесшумные решения.

 

 

IBM о полупроводниковых технологиях для UMPC

Большой интерес на VTF 2006 вызвал доклад Гари Броннера (Dr. Gary B. Bronner), представляющего Группу систем и технологий компании IBM, расположенную в Нью-Йорке.

В прошлом выпускник Стенфорда и автор более 64 патентов, с 2004 года доктор Броннер отвечает в IBM за исследования и разработки техпроцессов производства микросхем с нормами 90 нм, 65 нм и 45 нм. Эти технологии используются как в самой IBM, так и ее партнерами, как, например, VIA/Centaur и отчасти AMD. Он рассказал участникам VTF 2006 о технологии производства микросхем SOI, применяемой в IBM со времени внедрения норм 180 нм, и о ее преимуществах при создании процессоров для UltraMobilePC (UMPC), в том числе, — процессоров VIA C7-M.

В настоящее время основным процессом производства процессоров на мощностях IBM является SOI-процесс (Silicon On Insulator — кремний на изоляторе) с технологическими нормами элементов 90 нм. В этой технологии также используются медные межсоединения и диэлектрик с низкой диэлектрической проницаемостью (low-k) для разделения слоев межсеодинений. Для повышения производительности транзисторов, как и у Intel, здесь используется напряженный кремний, хотя в несколько иной реализации. Преимуществами технологии SOI являются высокая производительность и меньшие токи утечек (меньшая рассеиваемая процессорами мощность), хотя за это и приходится платить чуть более высокой стоимостью подложек. Данная технология отлично подходит для производства микропроцессоров для UMPC, что может использоваться как технологическим партнером IBM — корпорацией AMD, так и «fabless»-компанией VIA Technologies, не имеющей собственных полупроводниковых фабрик и изготавливающей свои процессоры на стороне.

Отличие кремниевого транзистора, производимого по технологии SOI, от традиционного транзистора на кремниевой подложке проиллюстрировано на рисунке.

Первый фактически отделен от подложки толстым слоем качественного изолятора (оксид кремния), что позволяет исключить ряд паразитных эффектов. Коммерческий процесс производства подложек SOI с нанесением «рабочего» (то есть использующегося для создания транзисторов) слоя высококачественного кремния поверх изолятора может осуществляться двумя способами: плотным соединением двух подложек, на одной из которых предварительно создан слой оксида кремния (слева), или глубокой имплантацией атомов кислорода в подложку кремния, чтобы после отжига они сформировании встроенный слой оксида кремния (справа).

Последующее создание транзисторных структур на этой подложке позволяет снизить паразитные емкости (оксид под транзистором снижает емкость p-n-переходов), уменьшить длину затворов транзисторов (и лучше контролировать их пороговые напряжения), снизить сами пороговые напряжения, чтобы уменьшить рассеиваемую приборами мощность. Кроме того, такая структура обладает улучшенной изоляцией, отсутствием эффекта защелки, более стойка к действию повышенных температур. Фотография реальной транзисторной структуры SOI приведена ниже.

А это — фото медных межсоединений в данных кристаллах IBM (цветовая раскраска эти фото — искусственная, сделана для облегчения понимания).

SOI-технологию IBM с нормами 90 нм отличает эффективная длина канала транзисторов 46 нм, локальное сжатие канала n-транзисторов для лучшего на 15% быстродействия (см. рисунок),

работа от напряжения 1,0 вольт (номинал), процесс с двумя толщинами подзатворного диэлектрика (толщиной 11,2 ангстрем для высокопроизводительных транзисторов и 22 А для высоковольтных транзисторов), локальные межсоединения, 10 уровней медных межсоединений с low-k-диэлектриком (детали см. фото).

Кстати, у AMD в аналогичном 90-нм SOI-процессе для кристаллов процессоров используется 9 слоев межсоединений.

В результате, эти SOI-структуры IBM оказываются на 20-30% быстрее, чем стандартные 90-нм структуры других производителей. Это преимущество в скорости может быть превращено в меньшее энергопотребление. Например, пожертвовав 10-ю процентами быстродействия мы получим здесь 30-процентную экономию в общей мощности.

Кроме того, такие транзисторы обладают и меньшими утечками, особенно при повышенных температурах (детали см. ниже).

Производителем утверждается, что и по цене данный процесс производства в целом оказывается более выгодным: проигрывая традиционным структурам по стоимости подложки, SOI-кристаллы выигрывают у них по простоте обработки, выходу годных кристаллов, стоимости охлаждения готовых процессоров и банальной экономии электроэнергии.

Впрочем, как мы могли видеть на примере истории процессоров Intel последних лет, многое еще зависит от микроархитектуры самих процессоров, и на практике все может оказаться не так однозначно.

Далее докладчик из IBM перешел к применимости этой технологии для производства новейших процессоров VIA C7-M, предназначенных для мобильных и экономичных применений. Помимо собственно технологии, в новых чипах VIA C7 применяется и ряд архитектурных нововведений для снижения средней потребляемой мощности. Все вместе это позволяет поднять рабочую частоту процессоров до 2 ГГц без существенного увеличения TDP.

Так, новые процессоры имеют типичный уровень TDP в 20 ватт на частоте 2,0 ГГц и всего в 3,5 ватт на частоте 1,0 ГГц при ULV-условиях (пониженном напряжении питания). При бездействии Windows потребление процессора снижается вообще до 0,25 ватт! Предельно компактный корпус (упаковка) процессора позволяет использовать эти процессоры для ультракомпактных ноутбуков и UMPC, хотя сами кристаллы обладают поддержкой многих современных технологий: инструкций SSE3, системной шиной 800 или 1066 МГц, рядом функций безопасности, двух- и 4-процессорной обработкой приложений.

Стойкость SOI -процессоров к утечкам при повышенной температуре кристалла иллюстрируют такие цифры: при температуре 50 градусов Цельсия потребление данных чипов в 1,8 раза меньше, чем у аналогичных кристаллов, изготовленных без применения SOI (0,3 ватт против 0,58 ватт), а при 100 градусах данный показатель составляет 2,25 раз (0,68 ватт у SOI против 1,53 ватт).

Такие высокие характеристики новых продуктов VIA C7-M, произведенных по современной 90-нм SOI-технологии IBM, делают их отличными кандидатами для применения в различных компактных компьютерах, в том числе, в UMPC.

Референс-плата компактного компьютера на процессора VIA C7-M.

И об этом мы поговорим в следующей части нашего репортажа с VTF 2006.

 

Продолжение следует.



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.