45纳米加速起跑

    ZDNetChina服务器站 1月2日服务器芯片/组件分析  种种迹象表明，2007年是半导体行业一个收获颇丰的年景。根据Gartner最新统计数据，2007年全球半导体销售收入为2703亿美元，比2006年增长2.9%。但繁荣的外表下也有隐忧，市场竞争加剧、客户需求变幻莫测、赢利困难，工艺方面也正面临物理极限的挑战，半导体行业面临市场和技术层面的双重压力。

    接近年底，英特尔宣布45纳米工艺处理器量产，摩尔定律因而得以延续。日前，英特尔高级副总裁、数字企业事业部总经理帕特·基辛格来华，与本报执行总编辑孙定就半导体工艺的未来发展等话题展开了深入交流。

　　45纳米是新起点

　　在新的晶体管材料支持下，45纳米工艺又步入了延续摩尔定律的轨道，英特尔新的工艺和微处理器架构交叉升级模式正是这种趋势的一种反映。

　　孙定: 英特尔如期在今年11月份推出了45纳米工艺，你们之后的路线图是怎样的？在你们看来目前最大的挑战在什么地方？

　　基辛格: 我们目前仍然坚持每两年推出一个新的工艺制程，2007年是45纳米工艺，2009年是32纳米工艺，预计2011年将推出22纳米工艺。

　　半导体工艺进步面临着多方面的挑战，包括光刻工艺技术、晶体管材料和结构等方面。目前晶体管中漏电流问题十分严重，因此我们在45纳米工艺中采用了新的高-k铪基栅极介电质和金属栅极材料。新的45纳米工艺将晶体管开关速度提高了20%、切换功率降低了30%、栅极氧化层漏电率降低了10倍，处理器芯片的能效比继续得到了大幅度的提高。

　　孙定: 英特尔产品采用45纳米工艺的进程是怎样的？每两年交互升级微处理器架构和工艺到底是处于什么样的考虑？

　　基辛格: 我们第一批45纳米芯片于今年1月在英特尔美国俄勒冈州的D1D研发工厂制造，而英特尔位于亚利桑那州的Fab 32工厂成为了全球第一家大批量生产45纳米芯片的工厂。到2008年，我们位于新墨西哥州和以色列的另两家工厂也将陆续投入45纳米产品的生产。

　　我们现在采用Tick-Tock开发模式。每一“Tick”代表芯片压缩频率（beat rate），并对应着一个“Tock”，即新的处理器微体系架构。这样，英特尔在奇数年会推出采用更小、更先进制程的处理器，偶数年则推出新的微处理器架构。Tick-Tock开发模式使得我们每年都会有新的产品推出。

　　在这种模式下，明年将升级酷睿微架构到新的Nehalem微架构，2009年则是32纳米制程Nehalem内核的Westmere处理器，2010年，Gesher微架构将再次刷新Nehalem架构。

　　进入45纳米以后，技术难度加大，工艺上的集成变得非常重要，小小的疏忽有可能造成产品的失控而导致失败。让处理器架构和制造工艺交叉升级，总能保证微架构和工艺两者中有一个是比较成熟的，一旦出现问题容易定位，解决了处理器架构和工艺匹配的问题。

　　孙定: 与之前相比，生产工艺在提升处理器性能和功能方面的作用是否已经越来越大了？

　　基辛格: 我们开始45纳米的硅制程技术大约是一年前的时候，当时英特尔的工程师了解到我们在能耗还有处理器线路方面遇到一些问题，我们当时使用的材料已经用了40多年，所以在新的技术里面我们必须使用新的材料，早些时候我们向业界展示了采用这种新高-K材料的芯片Penryn。

　　通过使用高-k材料，我们可以继续实现每两年提高晶体管密度的一倍，这个和40年前摩尔定律预测的是一样的。这也使得芯片的尺寸减小了40%～50%，与此同时提高了缓存的数量。更重要的是它能使我们制造更便宜的产品，以前电脑是非常昂贵的，现在我们可以制造100～200美元的产品。

环保和绿色是未来方向

　　新的环保材料和工艺的采用、处理器微架构节能管理的改进，将继续推动提高处理器的能耗水平。

　　孙定: 目前全球面临着环保和能源节省的巨大挑战，能不能介绍一下英特尔最新Penryn处理器在这方面的进步，下一代Nehalem处理器在节能方面有什么样的考虑？

　　基辛格: 我们现在以及未来的产品设计都将遵循节能的原则，我们的处理器将消耗更少的能耗，在这一基础上同时提高产品的性能，我们最新推出的Penryn服务器处理器产品速度比以前增加了50%，但是耗能将减少20%，所以这方面会有巨大的进步。

　　下一代内核Nehalem将具有更加可伸缩性和动态管理的架构。可以动态管理内核、线程、高速缓存、接口，并采用新型的增强型动态电源管理模式，这些技术都能够有效地降低整个系统的功耗，将性能功耗比提高到一个崭新的高度。

　　孙定: 英特尔曾经宣布在45纳米工艺中采用完全无铅生产。这是否意味着生产已经完全环保？未来还有什么计划吗？

　　基辛格: 我们在新的45纳米工艺中考虑使用一些环保材料，比如现在我们的产品中就已经不再使用铅了，未来我们很快就不会再用卤素材料了，这样从两个方面提高我们产品的环保性能，一个方面是我们使用更少的能源完成同样或更少的功效; 另外在使用材料的时候，在制程上都尽量是环保的。

　　孙定: 微软前段时间宣布了Windows Live，Google也开始做Google Document服务，业内越来越多的公司已经把企业级应用搬到互联网上。这些互联网数据中心用的处理器，跟英特尔现在卖的企业级处理器有什么不同？你们有没有计划开发专门针对互联网应用的处理器？

　　基辛格: 关于芯片本身，现在我们为这些互联网的数据中心提供的芯片和我们为其他数据中心提供的芯片是一样的，比如给Google和我们给IBM、Dell、HP等的芯片是一样的，不一样的只是背板，我们提供给互联网数据中心独特的背板。在服务器市场，未来需求会有很多不同，所以我们正在考虑定制化的芯片。

　　GPU是新关注点

　　集成GPU（图形处理器）已经占据了PC和服务器市场的大部分江山。而在HPC市场，与CPU相比，GPU具有浮点运算能力强、功耗低和简单等特点，应用前景更广阔。

　　孙定: 业内现在对GPU市场关注度很高。大家都在关注英特尔在这一市场的一举一动。

　　基辛格: 我们认为现在显卡产品和市场非常重要，所以我们在这方面加强了努力。

　　一方面是集成显卡。现在我们的集成显卡性能已经很不错了，但是我们还将继续利用我们制程技术方面的优势进一步提高其性能，预计了三年内要提升10倍。

　　其次是独立显卡，现在我们已经有独立显卡的发展计划了，研发代码叫Larabee，在今年秋季IDF（英特尔开发商论坛）的时候我们就提到了这项计划，明年我们还会做真实产品的演示。

　　总而言之，从独立显卡到集成显卡的所有领域，我们会提供非常有利的产品。

　　孙定: NVIDIA目前已经推出了基于GPU的HPC的解决方案，并认为在这一领域，GPU相比CPU具有浮点运算能力强、功耗低和简单等诸多优点。英特尔明年进入独立显示芯片市场主要出于什么考虑？在HPC市场，英特尔会推出独立的GPU运算解决方案吗？

　　基辛格: 其实如果想用GPU进行高性能计算的话，需要多方面的努力，比如单元架构、显卡的兼容性等。

　　高性能浮点运算最重要的问题，也是以前GPU厂商一直没有解决的问题，就是软件的编程问题，GPU公司向软件编程迁移的时候，他们都做得非常糟糕，简直是一场梦魇。

　　在这方面，GPU架构是非常重要的。我们在发现这个问题以后就决定，我们在面对高性能计算应用的时候，主要出发点就是要找到一个能够有很强兼容性的架构，就是IA的X86架构，这也是我们在Larabee上强调了要与英特尔架构相兼容的目标，因为它兼容了很多的操作系统，比如Windows、Linux等，有了这些兼容的软件以后，我们就可以设计出一些非常强大的高性能运算功能，可以进行高清晰图形的计算，比如用于金融业、用于服务器等。

　　孙定: 传统上，X86体系架构处理器系统的利用率都比较低，只有10%～40%，这个情况在服务器方面显得相对突出。你是如何看待这个问题的？采用虚拟化技术提高了现有处理器的使用率以后，是否意味着将来服务器硬件的销售量增长会放缓？这会不会影响到英特尔关于服务器处理器发售的整体计划？

　　基辛格: 用户使用服务器的情况是很不一样的。英特尔使用的服务器没有虚拟化技术，但是已经接近80%; 而一些数据中心，比如华尔街的数据中心，它们要进行大量的金融计算，在交易日服务器在峰值的时候工作可以达到100%，在非交易日却是零。所以，在统计服务器系统使用率时需要注意应用的类型，不同的应用对系统的要求不同，系统利用率也有所不同。

　　虚拟化技术确实可以提高系统的使用率，其方式是对应用进行一些整合，把多种功能在一台服务器上给予实现。从应用的角度来看，客户利用虚拟化技术，可以把3到4个服务器换成一个新的具有虚拟化功能的服务器，操作的时候环境很好，操作一台服务器就像操作四五台服务器一样，简化了操作。目前大多数的虚拟化服务器都是高端产品，CPU的用量也很大，这对我们来说是很好的事情。

　　IDC曾经做过一个预测，预计2006年～2007年虚拟化技术的出现将会使服务器市场增长放缓，当时的估计是增长5%，但是实际的增长是10%，因为有了虚拟化技术，确实有一部分服务器进行了整合，但是反而促进了一些新服务器的出现，用新买的服务器来替代旧服务器。

总裁感悟

　　英特尔永远是前瞻的

　　对于英特尔新的交叉升级工艺和处理器内核架构的策略，基辛格认为英特尔的发展模式和设计步伐是一种前瞻性的、经济高效的方式，这种模式可以帮助产业链中主要合作伙伴，以快速和可预测的方式为终端用户带来价值。

　　基辛格在今年秋季IDF上曾经展示了基于英特尔45纳米高-k金属栅极的Nehalem 下一代微体系结构的双路服务器。由于采用了铪元素来取代硅，在一张邮票大小的处理器内核上可以容纳超过7亿个晶体管。Nehalem 是英特尔将于2008 年推出的全新处理器微体系架构，其峰值内存带宽将是当前同类处理器的三倍。同时他还展示了Nehalem架构中使用的Quickpath Interconnect（QPI）技术，该技术能够为Nehalem的处理器核心提供高速数据传输通道。

　　随着内存控制器内置、USB 3.0、下一代博锐McCreary平台、固态硬盘和10GB以太网等先进技术在2008年陆续走入实用，英特尔的企业级服务器和台式机产品必将获得更好的性能优势和更强的竞争地位。基辛格对此表示: “我们的系统将继续保持领先的地位，有非常好的性能，是近几十年最好的”。

　　采访手记

　　爱思索的“大男孩”

　　很难相信，这已经是帕特·基辛格第15次来华了。

　　帕特·基辛格总是喜欢穿着蓝色的英特尔工作装，背着一个大大的笔记本电脑包，就像一个很普通的技术人员一样。匆匆地来，又匆匆地走。外人很难将这身装束与总经理的身份对应起来。

　　身材并不矮小的基辛格生就了一幅像孩子一样的脸，很容易让人产生错觉。事实上，基辛格在超大规模集成电路设计、计算机架构和通信等领域拥有深厚的技术经验，包括6项专利和6项应用成果，并在这些技术领域先后出版了20多本专著。

　　基辛格于1979年加盟英特尔公司，曾先后担任i386处理器架构主设计师、i486微处理器总设计师，并曾经是英特尔公司历史上最年轻的CTO。出于个人兴趣方面的原因，两年前，基辛格转入公司旗下最大的业务部门数字企业事业部担任总经理。

　　因为经常参加英特尔的公开活动，于是就有机会观察和了解这个世界上顶尖技术专家的很多细节。基辛格平时表情非常平和，有时看上去甚至有些哀伤。但每当与记者探讨技术话题时便兴奋起来，那时他就像一个孩子般的快乐，语速也会加快。

　　基辛格似乎很多时候都在沉思，这是他思考问题的一种独特方式，但在聆听记者问题时非常专注与认真，而且一旦他被触动以后，你就会觉得他的思路和谈吐如行云流水般的顺畅和清晰，措词严谨，每句话都经过深思熟虑。

　　除了比较单纯的技术问题之外，基辛格还要考虑很多关于用户使用模式和技术推广方面的问题，而技术研究和创新也要能够与公司的中短期经营目标结合起来。技术创新总是要不断地冒险，前途总是未卜的，有时像是在赌运气。

　　正像古代一位哲人所描述的那样，一个人的知识和阅历就像一个圆，如果圆内代表你知道的，圆外代表你不知道的，那么你知道的越多，就意味着你不知道的也越多。

　　那么在知的现实与未知的理想之间，基辛格在做着怎样的选择呢？