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基辛格内核功耗英特尔高级副总:未来五年计算将10倍速成长

(华强电子世界网讯)市场对计算的需求要求摩尔定律依旧保持不变,但因为功耗,处理器满足摩尔定律的方式已经从过去注重主频的提高转向多内核的并行计算。作为IT产业基石的处理器,这一根本性的改变将对整个产业特别是软件产业带来深刻的影响。

  来华工作访问的英特尔公司高级副总裁兼数字企业事业部总经理帕特·基辛格,近日接受了记者的第四次独家专访。

    功耗加速处理器多内核化

  记者:过去的一年多里,处理器的功耗问题成了影响性能提高的最大障碍。你认为影响功耗的主要因素有哪些?

  基辛格:在Intel所有要综合考虑的设计因素中,功耗已经成为关键因素。首先,这种考虑体现在晶体管层面上,我们现在不仅强调晶体管的速度,也强调降低晶体管的功耗。当然,我们的设计策略不仅仅体现在电路上,也体现在逻辑和架构上。将摩尔定律用在降低功耗上,是过去十到十五年之间,摩尔定律发生的最大变化。

  记者:Intel倾向于通过新的内核还是采用新的工艺来提升性能?

  基辛格:我们正越来越关注双内核和多内核,业界正面临历史上计算性能提高最快的一个时期,从现在到2010年的5年中,计算性能将提高10倍,而在此之前的5年中,性能只提高了3~4倍。性能的大幅提高是计算转向多核技术的结果。

  记者:去年,Intel说今年将推出集成10亿个晶体管的芯片,这个时间表有没有改变?

  基辛格:我们正按计划于今年年底推出首款拥有10亿量级晶体管数的芯片Montecito,这款含有17亿个晶体管的双核芯片属于安腾家族。

  记者:记得几年前业界就在热烈谈论10GHz芯片,说用不了几年就可以成为现实。

  基辛格:在未来的发展中,我们仍然会致力于提高频率,但是频率提高的速率与过去相比要慢很多。我们现在还不能预测10GHz何时会出现。频率的提高将增加功耗,这正是我们关注的,换句话说,我们希望在获得更高性能的同时,频率的提高不像过去那样快。

  新门槛涨至15亿美元

  记者:以往,半导体制造技术的每一次升级换代都会带来主频的大幅提高,未来65纳米和45纳米对应的主频是多少?

  基辛格:对于65纳米或者45纳米所对应的主频,今天我们还没有一个准确的说法。我们把注意力主要放在双内核、多内核和降低功耗方面,放在降低功耗的同时提高性能上。在提升主频方面没有非常明确的目标。新工艺的引入会对主频有所提升,但提升的幅度不像以往那样大,比如说加工技术从180纳米进入130纳米时,主频翻了一番;但从65纳米到45纳米时,主频可能只会提高10%~20%。

  记者:三年前你告诉我,英特尔的核心竞争力既不在于优秀的设计团队,也不在于庞大的生产设施上,而是在两者的结合上。英特尔现在的研发重点转向体系架构,而制造的贡献似乎在变弱。这是否意味着Intel的核心竞争力又重新做了定位?

  基辛格:没有变化。我们现在发生的主要转变只是优化的对象不同。过去,随着我们产品不断更新换代,功耗不断的提高。后来我们实现了在不断更新换代时,功耗始终保持恒定水平。这样,我们在制造上的重点就放在维持功耗水平不变的情况下对性能进行优化,比如说35瓦功耗的笔记本电脑处理器。我们致力于从90纳米到65纳米、再到45纳米的工艺升级换代过程中,在性能不断翻番的同时,不去改变处理器散热器的外形尺寸,这才是主要的转变。

  我们没有改变对制造的关注,我们的策略仍然是在散热和性能最优化组合下,适时推出新的产品,实现规模化生产并提高生产的良品率,从而降低成本。

  记者:45纳米以后,硅技术还能走多远?

  基辛格:我们将继续每两年提升一次工艺(参见表1)。每代新工艺将集成度提高1倍,在90纳米上,虽然Montecito有一个很大的管芯,有17亿个晶体管,但主流产品的集成度为5亿个晶体管。频率方面,你会看到提升的速度却比较缓慢,主要是由于功耗所限,平均每代大约提升10%~20%。但是性能功耗比的提升非常快,每代新工艺将提高1倍。

  相同的功耗下,晶体管集成度可以增加1倍,这就是摩尔定律发生的转变——非常关注功耗,这将引导我们在不像以往那样快速提升主频的前提条件下,明显地提升计算性能。

  记者:记得三年前你告诉我,半导体制造行业的门槛是每年在生产设施上的投入为10亿美元,现在这个行情涨了多少?还需要多长时间,别人就没有本钱跟你们竞争了?

  基辛格:园片直径从200毫米到300毫米的升级非常昂贵,300毫米生产线的投资额大约需要30亿美元,之后缓慢上升,到了450毫米时,可能需要40亿美元。如果你要在半导体制造领域开展业务,那你就必须紧跟每一代的加工技术。

  半导体工艺每两年就升级一次。如果每年没有15~20亿美元资金的投入,那就意味着你已经落后了。我相信,如果一家企业每年的投资少于15亿美元,那它就已经出局了。目前还能在这个领域继续开展业务的有三星、台基电、Intel以及其他为数不多的、年投资额在15亿美元的企业。

  多内核将给软件厂商带来巨大挑战

  记者:线程技术是并行计算中的重要技术之一,英特尔说超线程对性能的提升在17%左右,而IBM i系列首席科学家 Frank Soltis告诉我,IBM的并发多线程可提高效率30%,这种明显的差别是实现机理不同所致吗?

  基辛格:首先应该考虑具体应用的类型,以及这种应用在多大程度上可以实现并行化。比如说,在处理器彼此之间没有任何资源分享的、单线程的双处理器系统中,如果有一个应用只能利用一个处理器的话,它的速度就不会有任何的提高;但如果这个应用可以充分并行化,那么,它的性能就可以提高一倍。在超线程系统中,有些应用的性能没有任何提高,有些应用的性能则可以提升40%。英特尔说的17%是对很多应用平均统计的结果。Soltis说的没有错,主要是要看哪类应用。

  须要强调的是,超线程对性能的提升在很大程度上还取决于处理器厂商为软件厂商提供的软件工具。与其他公司相比,Intel拥有一套最为丰富的编译器、测试工具、调优工具等资源以及应用实验室,用于线程技术和并行系统。我们相信,这是我们转向多线程和多内核时具有的独一无二的财富。

  记者:我们知道处理器的流水线如果超过40级效率不升反降,那么,线程的数量是否也存在一个极限值?

  基辛格:线程的数量可以很多。我们已经有了双内核,很快将推出多内核,就是4~8个内核,我们还在研究更多内核的芯片。几年以后,一个芯片内会含有16、32甚至64个内核。你可以想象,几年以后,如果在单一的芯片中有64个内核,每个内核又有2~4个线程的话,我们会轻而易举地看到在一个芯片中拥有265个线程。

  记者:可不可以这样理解,以往加工工艺的提高是为了提升主频而获得性能,而现在则是提高集成度以便容纳更多的内核,从而提升性能?

  基辛格:你的理解是对的,我们要尽可能多地提高晶体管集成度和内核的数量。在功耗水平不变和频率稍有提高的情况下,我们要实现集成的内核和晶体管的数量翻番。
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  记者:多内核和多线程会对软件产业带来什么样的挑战?

  基辛格:未来5年,硬件的发展速度将成倍地超过软件的进步。软件开发商已经习惯于处理单内核和单线程的问题,现在让他们编写多线程并行程序,在理念上是一个巨大的飞跃,也是一个艰难的转变。而目前来帮助他们进行多线程并行化开发的工具,大都比较差。所以对他们来说,这是一个非常艰巨的挑战。

  记者:谁来帮助他们迎接这个挑战呢?

  基辛格:我们现在正非常积极地与独立软件商以及应用开发商进行合作,来充分运用硬件多内核化变革带来的结果。我们有编译器、测试工具、调优工具等很多工具,还为软件厂商提供培训、课程以及支持等多种服务,还有调优实验室,来帮助软件厂商完成这一困难的转变。

  记者:像微软这样按封装而不是按内核数收费的厂商来说,双内核影响还不大,但多内核实现后,他们能承受这种损失吗?

  基辛格:我认为微软的收费模式是对的,而且会继续受益。当英特尔以非常快的速度不断提升内核的数量时,微软已经看到它的商业模式比一些按照内核收费的Unix厂商更具有竞争力。

  记者:问题是当英特尔推出64个内核的芯片时,与单一内核的收费相比,在64内核芯片收费上,微软收的还是1份钱,而有些Unix厂商则收的是64份钱。未来,内核数将越来越多,微软抗得住吗?

  基辛格:与Unix厂商主要定位在中高端企业级应用不太一样,微软一向把注意力放在市场规模很大的应用领域,而这些领域的内核数并不太多(参见表2)。

  5年内与Unix一决高下

  记者:IBM表示移植到Power处理器上的主机技术都是经过多年应用验证的技术,Intel如何将相应的新技术加入到处理器中?

  基辛格:是的,我们也把主机上的一些技术移植到我们的产品中,比如说ECC、虚拟化技术等技术,我们将在预定年底推出的代号为Montecito的安腾处理器中的部分型号上采用这些技术。我们将在安腾和至强MP上集成主机的可靠性。

  记者:Intel未来会不会采用微分区技术?

  基辛格:在这一领域我们有一些能力。我们选择了与IBM不同的路线,未来我们将在这一领域提供一些与IBM现有的做法完全不同的功能。

  记者:随着IA处理器的性能不断提高,你认为IA服务器与RISC服务器在性能上一决高下还需要多长时间?

  基辛格:在服务器领域,我们有两个产品系列:安腾注重性能、扩展性和可靠性,至强则侧重于性能、性能价格比和性能功耗比。我们有能力让我们的客户在数据中心这样的应用上得到满意。几乎每家厂商都选择转向Intel架构,不管是至强还是安腾,或者两者兼备,NEC、富士通、日立、优利、布尔、SGI、HP,除了IBM和Sun。IBM一直很强大,未来5年在争夺数据中心的战役上,是IBM用专有的Power、专有的操作系统AIX和专有的中间件赢,还是
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