Tekla
8 °C
13 °C

Megjelent az Intel új csúcsprocesszora

2007.11.12. 11:50
Gyártástechnológiai szempontból az utóbbi évek legjelentősebb áttörését jelenti az új Intel processzor, ami lehetővé teszi a későbbi fejlesztéseket is. Ha nem készítik el a most bemutatkozó új szigetelőt, nehéz lett volna tovább gyorsítani a csipeket.

Ma mutatták be az Intel legújabb processzorát, és idén lesz hatvan éve, hogy elkészült a történelem első tranzisztora. A két dátumnak sok köze van egymáshoz, és nemcsak azért, mert a csipek főleg tranzisztorokból állnak, hanem mert az új generáció a régi technológia határait feszegeti, pontosabban kitolja azokat.

Közös ős

Készül a processzor

A világ első tranzisztora 1947. december 16-án készült el, és az alapok azóta is változatlanok. Máig tartja magát Moore törvénye, aki 1965-ben meghatározta a fejlődés irányát: minden évben megduplázódik a processzorokban található tranzisztorok száma, majd a hetvenes évek közepén módosította tételét, kétéves ciklusokra.

Az otthoni csipek apja és anyja egy személyben az 1971-ben bemutatott Intel 4004-es. A csip sok tekintetben úttörőnek számított, ez volt a világ első egycsipes mikroprocesszora; a Busicom felkérésére elkészített 4004-es magába foglalta a memóriát és a központi feldolgozóegységet is. A japán cég eredetileg 12 céláramkört kért volna az Inteltől 12 különféle feladatra, a mérnökök viszont azzal érveltek, hogy a 4004-es processzor felér egy tucat céláramkörrel.

Nem is túloztak nagyon: a kilenchónapnyi megfeszített munkával elkészített mikroprocesszor másodpercenként 50 ezer műveletet volt képes elvégezni. Ez a mai csipek tízmilliárdos értéke mellett eltörpül, akkoriban azonban elképesztőnek számított, főleg, hogy nem volt még olyan messze az Eniac szuperszámítógép első beüzemelése. Az idén 61 éves gép nagyjából olyan számolási kapacitással bírt, mint a 4004-es, csak míg a mikroprocesszor alig pár milliméteres volt, addig az Eniac magassága elérte a 2,4 métert, hossza a harminc métert, és 27 tonnát nyomott.

Persze a fejlődés nem állt meg: ha ugyanakkora tranzisztorokat használnának a gyártók, mint a 4004-es idejében, a modern processzorok 25 négyzetméternyi helyet foglalnának, ezzel szemben a ma bemutatott Xeonok magja csak 107 négyzetmilliméteres, ami drasztikus miniatürizációt feltételez.

Szaporodtak

Harminchat éve a 4004-esben még csak 2300 tranzisztor volt, huszonöt éve, a 286-os processzorba 134 ezer fért, a 93-as Pentiumban már hárommillió, a 2002-es Pentium IV-esben 55 millió, míg a legújabb, négymagos Xeon 5400-asban 820 millió.

Apróság

A fejlődés eleinte szabad szemmel is látható volt, hiszen az 1947-es első tranzisztor vidáman elücsörgött a tenyerünkben, miközben manapság már egyetlen vörösvérsejtbe több száz tranzisztort lehetne gyömöszölni. Vagy amivel az új generációt leggyakrabban reklámozzák: kétmillió darab fér a mondat végi pontba. Lehet ezt tovább fokozni: 45 nanométeres tranzisztorból kétezer kéne, hogy körbeérjük az emberi hajszálat, és kétezer tranzisztort lehetne tömködni egy átlagos felépítésű baktériumba. Szóval elég picik.

Közben persze drasztikusan zuhant a tranzisztorok ára, 1968-ban még pont egymilliószor kerültek többe, mint 2007-ben, de a sebesség is növekedett: a ma bemutatott processzorokban másodpercenként 300 milliárdszor tud ki és bekapcsolni egy tranzisztor. Ez olyan gyors, hogy a fény mindössze 2,5 centimétert tesz meg egy ki- és bekapcsolás között.

Ezeket a csipeket már elképesztően steril körülmények közt kell készíteni, nem lehet egyetlen porszem sem a processzorgyárakban, amik inkább emlékeztetnek műtőre, mint valódi üzemre. Pedig a kórházi körülmények is mocskosak lennének, mert egy műtőben tízezerszer annyi apró részecskét engedélyeznek, mint egy csipgyárban, miközben a most önt is körülvevő levegőben hárommilliószor annyi 0,5 mikronnál nagyobb testecske lebeg, mint a tisztaszobának nevezett gyártóegységekben.

Az új csipben olyan nehézségeket kellett legyőzni, amilyenekkel az első évtizedekben nem találkoztak a mérnökök. A minimalizással párhuzamosan nemcsak a tranzisztorok mérete csökkent, de a közöttük található szigetelőréteg is, így jelentősen nőtt a szivárgási áram. Ezek már rövid távon is fogyasztás drasztikus emelkedésével és a megbízhatóság csökkenésével fenyegettek, így a mérnököknek új szigetelőt, új kapuoxidot kellett bevezetniük - akit a részletek érdekelnek, az elolvashatja itt. A fejlesztésnek hála jelentősen csökkent a szivárgás, az Intel szerint ötödére esett vissza. Ez a gyakorlatban 20-30 százalékos fogyasztáscsökkenést jelent, vagy 20-30 százalékkal nagyobb teljesítményt azonos fogyasztás mellett, de az új Xeonok többet jelentenek ennél: a most bemutatkozó fejlesztés teszi lehetővé a további gyorsulást.

Okosabbak

A hétfőn bemutatott 16 csip órajele 2 és 3,4 gigahertz között mozog, egyes processzorok 1600 megahertzes rendszerbuszt használnak, és akad köztük olyan, amelyiknek 12 megabájt gyorsítótár jutott. Az 5400-as Xeonban például 820 millió tranzisztor dolgozik a 107 négyzetmilliméteres magban, míg a 65 nanométeres csíkszélességgel gyártott elődjében, az 5300-as Xeonba csak 582 millió fért, ráadásul nagyobb helyre, 143 négyzetmilliméterre. Az új csipek tehát olcsóbban gyárthatók, hiszen adott szilíciumszeletből több processzor jön ki, az órajel növekedhet, a fogyasztás meg jelentősen csökkent.

Az új csipekben mutatkozott be az SSE4 is, a 47 új utasítás főleg a képszerkesztő, grafikai, videofeldolgozó, játék-, multimédiás, adatbáziskezelő, szövegkereső, víruskereső alkalmazások esetében jelenthet előnyt, feltéve, ha a programozók erre optimalizálják a kódot.

A szerverprocesszorok mellett megjelent egy asztali csip is, a Core 2 Extreme QX9650-es. A 3 gigahertzes, 12 megabájtos másodszintű gyorsítótárral szerelt processzor 999 dollárba kerül ezer darabos rendelés esetén, Magyarországon várhatóan 200 ezer forint fölött lesz a csip ára.

A következő nagy dobás a jövőre érkező Nehalem processzor lesz. A most bemutatott Penryn felépítését tekintve alig különbözik az egy éve piacra dobott Core 2-esektől, sőt ez is az, csak finomabb gyártástechnológiával készül. A 2008-ban érkező csip a szakértők szerint a legjelentősebb architektúrális változást jelenti az 1995-ben bemutatott Pentium Pro óta. Lesz belőle nyolcmagos verzió, az AMD csipjeihez hasonlóan integrált memóriavezérlő kerül bele, sőt, olyan processzor is készül, amibe grafikus gyorsítót pakolnak. A Nehalem gyártástechnológiája is finomodik majd menet közben, várhatóan 2009-ben beindul a 32 nanométeres csipek sorozatgyártása. Akkortól kezdve meg még több tranzisztor fér majd a mondat végi pontba.