輝煌奔騰微處理器：750萬(wàn)晶體管 1.8GHz主頻

　　1994年，英特爾發(fā)布了一款名為Pentium的處理器芯片。奔騰處理器采用了0.60微米工藝技術(shù)制造，核心由320萬(wàn)個(gè)晶體管組成。支持計(jì)算機(jī)集成語(yǔ)音、圖片、文字等數(shù)據(jù)。工作電壓也降至3.3V。

　　1997年，英特爾推出了改進(jìn)型Pentium II處理器。它采用了0.35微米工藝技術(shù)，核心提升到750萬(wàn)個(gè)晶體管，主頻最高可達(dá)300MHz。隨后的一年中，英特爾推出采用0.25微米制程工藝設(shè)計(jì)的Pentium II 450MHz處理器，不過(guò)其晶體管數(shù)仍為750萬(wàn)個(gè)。

　　1999年，英特爾發(fā)布Pentium III 450MHz、Pentium III 500MHz處理器，這兩款處理器采用了0.25微米工藝技術(shù)，核心由950萬(wàn)個(gè)晶體管組成。

　　英特爾Pentium 4處理器

　　2000年，英特爾再接再厲推出P4奔騰4處理器系列。該系列包括有Willamette、Northwood和Prescott三種不同的核心。不同核心，其制程工藝和主頻也不盡相同。其中Willamette核心屬于Pentium 4最早期的產(chǎn)品，采用0.18微米工藝制造，主頻最高為1.8GHz。Northwood核心的Pentium 4采用0.13微米工藝制造。而Prescott則代表這處理器制程工藝跨入到nm納米級(jí)領(lǐng)域，其制程工藝為90nm。基于Prescott處理器的最快處理器，其主頻高達(dá)3.8GHz。

　　時(shí)隔兩年，英特爾推出可模擬出雙核心的奔騰4處理器產(chǎn)品，也就是超線程（HT）奔騰4。除了為用戶(hù)引入超線程（HT）技術(shù)外，英特爾推出的奔騰4處理器頻率也達(dá)到了3.06GHz之多，可以說(shuō)這么高的主頻在整個(gè)處理器發(fā)展史上都占有重要地位（目前的處理器主頻也就是3GHz左右）。

　　雙核/多核微處理器：摩爾定律下的逆襲

　　進(jìn)入二十一世紀(jì)，微處理器工程師開(kāi)始意識(shí)到，如果不采用全新設(shè)計(jì)，摩爾定律將會(huì)走向沒(méi)落。其中一種設(shè)計(jì)就是通過(guò)搭建多核心來(lái)大幅提升處理器性能。在這種背景下，我們?nèi)匀荒芸吹侥柖稍诎l(fā)揮作用。

　　2005年，英特爾開(kāi)始推出雙核處理器Pentium-D，它采用英特爾955X高速芯片組，主頻為3.2GHz。該處理器的推出預(yù)示著雙核處理器時(shí)代的來(lái)臨。

　　次年，英特爾推出了以“Core”酷睿為命名的新型雙核微架構(gòu)。該架構(gòu)包含有服務(wù)器、桌面版和移動(dòng)版產(chǎn)品。

　　酷睿2雙核處理器

　　酷睿處理器采用800MHz-1333MHz的前端總線速率，45nm/65nm制程工藝。雙核酷睿處理 器通過(guò)SmartCache技術(shù)兩個(gè)核心共享12MB L2資源。

　　同樣是在2006年，英特爾展示了四核心微處理器至強(qiáng)5300產(chǎn)品系列，該處理器主要應(yīng) 用在服務(wù)器和工作站。一直到2011年，英特爾的i3/i5/i7 Sandy Bridge架構(gòu)四核處理 器一直成為中端臺(tái)式機(jī)和筆記本的配置。另外，八核、甚至16核處理器也在這兩年不 斷涌現(xiàn)。比如AMD于2011年推出的皓龍6200系列，就是基于16核微架構(gòu)設(shè)計(jì)的面向服務(wù) 器和工作站的處理器。

　　英特爾Tick-Tock戰(zhàn)略（來(lái)自：英特爾）

　　另外，在介紹英特爾處理器發(fā)展符合摩爾定律的同時(shí)，就不能不提其Tick-Tock戰(zhàn)略。在Intel的處理器發(fā)展戰(zhàn)略上，每一個(gè)輪換代表著2年一次的工藝制程進(jìn)步。Tick-Tock中的“Tick”，代表著工藝的提升、晶體管變小，并在此基礎(chǔ)上增強(qiáng)原有的微架構(gòu)，而Tick-Tock中的“Tock”，則在維持相同工藝的前提下，進(jìn)行微架構(gòu)的革新。

　　2009年，英特爾處理器邁入Tick升級(jí)制程至32nm，2010年則為T(mén)ock，英特爾推出代號(hào)為Sandy Bridge。2011年Tick升級(jí)至22nm，并于2012年推進(jìn)至Ivy Bridge架構(gòu)。今年開(kāi)始，將步入Haswell架構(gòu)平臺(tái)。從這些架構(gòu)制程的交替更新我們就不難看出，其處理器性能、能效不斷得到優(yōu)化，并且不斷印證著摩爾定律的科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)性。

　　編后語(yǔ)：早期處理器改良及未來(lái)芯創(chuàng)新

　　早期出現(xiàn)的一批微處理器中，有些會(huì)被認(rèn)為是先驅(qū)，但也有其他被認(rèn)為是先驅(qū)的。比如，在1990年一名叫Gilbert Hyatt的工程師，為1968年單片微處理器的發(fā)明而最終贏得了專(zhuān)利。這一舉動(dòng)意味著，Hyatt的專(zhuān)利要早于德州儀器和英特爾。德州儀器迅速對(duì)當(dāng)局的專(zhuān)利裁決提出質(zhì)疑，認(rèn)為Hyatt的發(fā)明并沒(méi)有付諸實(shí)施，以1968年當(dāng)時(shí)的技術(shù)也不可能來(lái)實(shí)現(xiàn)。最終，這名工程師的專(zhuān)利被裁定為無(wú)效。

　　Gilbert Hyatt單片微處理器設(shè)計(jì)圖紙

　　同樣地，四相系統(tǒng)公司在1969年設(shè)計(jì)了一個(gè)名為AL1的8位芯片，作為一個(gè)9芯片的24位處理器的一部分使用（一式三份）。在1969年，AL1不被稱(chēng)為微處理器，但之后它在上世紀(jì)九十年代德州儀器試圖維護(hù)其專(zhuān)利的一個(gè)法庭展示中被叫作微處理器。

　　四相系統(tǒng)公司8位芯片AL1

　　通過(guò)前面這些簡(jiǎn)短內(nèi)容的介紹，我們發(fā)現(xiàn)短短48年時(shí)間（1965年摩爾定律問(wèn)世開(kāi)始），半導(dǎo)體芯片制造工藝水平發(fā)展速度十分驚人。目前不僅多核，還出現(xiàn)了MIC眾核架構(gòu)芯片（至強(qiáng)融核協(xié)處理器），制程工藝也逐漸朝向14nm、7nm、5nm推進(jìn)。

　　在摩爾定律這個(gè)“神之手”指引處理器發(fā)展方向的同時(shí)，近年來(lái)也涌現(xiàn)出不少質(zhì)疑聲音。比如技術(shù)發(fā)展瓶頸、經(jīng)濟(jì)危機(jī)的影響等等。芯片上元件的幾何尺寸總不可能無(wú)限制地縮小下去，芯片單位面積上可集成的元件數(shù)量會(huì)達(dá)到極限。

　　但正如我們文章開(kāi)頭所述，新型材料比如碳納米管的出現(xiàn)，將有望繼續(xù)推進(jìn)晶體管性能的提升。2013年，摩爾定律將仍然是計(jì)算技術(shù)創(chuàng)新的指引，進(jìn)一步帶動(dòng)性能的提升、功耗的降低和成本的節(jié)省。