第四代智能酷睿處理器是英特爾推出的一款革命性處理器。以其超輕薄的設(shè)計(jì)帶來(lái)了不負(fù)眾望的高端計(jì)算性能。它締造了多項(xiàng)“行業(yè)第一”，并且由此重新定義了傳統(tǒng)處理器的計(jì)算性能。此款芯片的基礎(chǔ)架構(gòu)具有高擴(kuò)展性，由此衍生而成的產(chǎn)品從高端服務(wù)器到超便攜產(chǎn)品，應(yīng)有盡有，這在處理器歷史上是前所未有過(guò)的。

在這一產(chǎn)品的開發(fā)過(guò)程中，英特爾特別注重的一點(diǎn)就是節(jié)能。為了降低能耗，英特爾采用了一系列令人震撼的架構(gòu)功能及制程創(chuàng)新技術(shù)。比如，在超極本領(lǐng)域，相較上一代產(chǎn)品，第四代智能酷睿處理器大幅降低了待機(jī)耗電量，并且這種能耗的大幅降低并不是以犧牲性能為代價(jià)的。因此，第四代智能酷睿處理器通常能夠根據(jù)不同的“內(nèi)容消費(fèi)設(shè)備”提供不同功率條件下的“內(nèi)容創(chuàng)建”性能。

本文著重介紹了第四代智能酷睿處理器在降低功耗方面的創(chuàng)新性發(fā)展。從SoC和平臺(tái)級(jí)技術(shù)到英特爾頂尖的制程技術(shù)，這些性能提升所涉及的范圍很廣。針對(duì)購(gòu)買PC和其他設(shè)備的消費(fèi)者而言，這就意味著基于第四代智能酷睿處理器的產(chǎn)品將是英特爾迄今為止可最大幅度延長(zhǎng)電池續(xù)航時(shí)間的產(chǎn)品，并且還具備跟二合一平板電腦一樣的超炫外形。二合一平板電腦是迄今為止最輕薄、最靈活的觸屏設(shè)備，并且其顯卡性能是其他超薄計(jì)算設(shè)備不可比擬的。

后臺(tái)技術(shù)：架構(gòu)

首先，本文將為您介紹SoC和平臺(tái)功耗架構(gòu)的迅猛崛起。

CPU的功率可劃分為兩個(gè)類別：有效功率和待機(jī)功率。有效功率是指用戶在使用設(shè)備時(shí)處理器所需的功率，如看電影或運(yùn)行Photoshop。待機(jī)功率則指設(shè)備處于休眠模式時(shí)所需的功率。

隨著前幾代CPU的應(yīng)用，結(jié)合低功耗電路及其他技術(shù)，英特爾極大地降低了有效功率。與此同時(shí)，面向改善待機(jī)功率的實(shí)體架構(gòu)也取得了突破性進(jìn)展，在待機(jī)或空閑狀態(tài)(如Win8空閑狀態(tài))下，第四代智能酷睿處理器的電池續(xù)航時(shí)間是Ivy Bridge的2-3倍。英特爾通過(guò)構(gòu)建新的超低功耗處理器空閑狀態(tài)來(lái)對(duì)此進(jìn)行有效管理，較之之前的空閑狀態(tài)，大幅降低了CPU的功耗。另外，英特爾的工程師們還添加了新的電源層，實(shí)現(xiàn)了在"待機(jī)"模式下關(guān)閉大多數(shù)CPU晶體管。最后，英特爾的工程師們?cè)贑PU與芯片組之間增添了一個(gè)全新的高帶寬、低延時(shí)、低功耗的封裝界面。

此外，英特爾還大大改善了功率輸出和平臺(tái)級(jí)電源管理的效率。第一個(gè)轉(zhuǎn)變是將SoC功率輸出線路全部整合到一個(gè)被稱為“綜合集成穩(wěn)壓器”的終端裝置中，這在行業(yè)內(nèi)尚屬首次。這樣做有許多優(yōu)點(diǎn)，并且影響深遠(yuǎn)。首先，因?yàn)橛辛薋IVR之后，就能將很多個(gè)平臺(tái)穩(wěn)壓器——有時(shí)可達(dá)七個(gè)——整合成一個(gè)。這樣做不僅削減了成本，而且還大大減少了主板體積，因此終端設(shè)備必將更輕薄、更時(shí)尚。另外，有了FIVR，還能更有效地控制到顯卡、CPU、內(nèi)存等SoC子系統(tǒng)的功率輸出效率。這一功能可根據(jù)工作負(fù)荷的大小向各個(gè)子系統(tǒng)快速分配功率，進(jìn)一步提升整個(gè)系統(tǒng)的響應(yīng)。

最后，英特爾還開發(fā)了一個(gè)平臺(tái)級(jí)電源管理架構(gòu)——“功耗優(yōu)化器”。這項(xiàng)技術(shù)的目的是極大地降低整個(gè)平臺(tái)及各個(gè)組件的功耗，同時(shí)無(wú)需為此而增加延遲。根據(jù)英特爾的測(cè)試結(jié)果，功耗優(yōu)化器技術(shù)使“合蓋”待機(jī)功率比2011年平臺(tái)降低了20倍。

第四代智能酷睿處理器低功耗提升的第二大重要的因素就是英特爾的制程技術(shù)。一直以來(lái)，整個(gè)行業(yè)都拭目以待，希望英特爾能利用不同的制程技術(shù)改善功率和密度。在第四代智能酷睿處理器開發(fā)過(guò)程中，英特爾的制程工程師們對(duì)上一代產(chǎn)品進(jìn)行了非線性改進(jìn)。

后臺(tái)技術(shù)：22納米制程

在第四代智能酷睿處理器開發(fā)過(guò)程中，英特爾制程技術(shù)工程師認(rèn)為3D三柵極晶體管能在比預(yù)設(shè)功率更低的條件下實(shí)現(xiàn)卓越的性能。

制程技術(shù)工程師的目標(biāo)是讓新一代晶體管的漏電量比Ivy Bridge所用的晶體管降低1/2-1/3，只有這樣才能降低待機(jī)功率。另外，他們還希望能降低電路的最低工作電壓，從而降低動(dòng)態(tài)功耗。因此，功耗成為制程技術(shù)團(tuán)隊(duì)和芯片設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)的首要出發(fā)點(diǎn)。

但通常如果晶體管漏電量降低了，就會(huì)產(chǎn)生兩方面負(fù)面效應(yīng)：晶體管性能降低，并且電路運(yùn)行的最小工作電壓Vmin增大。

第四代智能酷睿處理器要想取得成功，就必須首先克服這兩大負(fù)面影響。為此，這項(xiàng)工作的工作量會(huì)很大，制程技術(shù)團(tuán)隊(duì)和芯片設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)要經(jīng)過(guò)多次反復(fù)測(cè)試，才能最終確定制程技術(shù)在什么情況下能起到最大作用，同時(shí)芯片或系統(tǒng)設(shè)計(jì)要做哪些改變才能實(shí)現(xiàn)最優(yōu)的核心性能。

在制程技術(shù)方面，在不影響工作性能的前提下將晶體管的漏電量減少1/2—1/3。新一代晶體管的工作頻率能力與Ivy Bridge晶體管相當(dāng)。

另一個(gè)挑戰(zhàn)是保持電路的最小工作電壓，這樣才能讓節(jié)約的功耗物盡其用。這一點(diǎn)很重要，因?yàn)楦鶕?jù)物理定律，電壓值降低到一定值時(shí)，要讓功耗減少三倍，那么功率應(yīng)為原來(lái)的立方[P = CV2f]。這也是一個(gè)不錯(cuò)的方法。

3D晶體管在實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)過(guò)程中發(fā)揮著重要作用。英特爾的制程技術(shù)工程師們能夠在不增加晶體管失配的情況下降低晶體管漏電量，因而Vmin基本保持不變。

英特爾還改良了制程技術(shù)，以幫助第四代智能酷睿處理器降低功耗。同時(shí)，制程技術(shù)工程師們與芯片設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)聯(lián)合對(duì)晶體管和電路設(shè)計(jì)進(jìn)行了優(yōu)化，使其工作電壓比Ivy Bridge更低。

從各個(gè)方面來(lái)講，很難將英特爾制程技術(shù)和芯片設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)的工作明確地區(qū)分開來(lái)。這在第四代智能酷睿處理器開發(fā)過(guò)程中得到了很好的體現(xiàn)，他們?yōu)榱碎_發(fā)出高性能、低功耗的組件不分彼此，密切溝通協(xié)作。如果一個(gè)公司能同時(shí)兼?zhèn)湓O(shè)計(jì)和制程技術(shù)能力，那么它將在靈活性、快速轉(zhuǎn)變、優(yōu)化性能等方面具有巨大優(yōu)勢(shì)。

打造最卓越的移動(dòng)計(jì)算體驗(yàn)

第四代智能酷睿處理器展示出集成了英特爾最獨(dú)一無(wú)二的——行業(yè)領(lǐng)先的制程技術(shù)與英特爾架構(gòu)。技術(shù)成果的確很豐碩，但真正的受益者還是消費(fèi)者。第四代智能酷睿處理器具有更卓越的用戶體驗(yàn)，能為用戶稱心如意的外形和大小提供PC功耗和功能。因此，計(jì)算設(shè)備將會(huì)越來(lái)越輕薄，越來(lái)越靈活，具備觸控功能，電池續(xù)航時(shí)間更長(zhǎng)，并且還具有快速開機(jī)功能——打開翻蓋后就能直接進(jìn)入操作系統(tǒng)。