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3D晶体管时代到来 英特尔IVB技术解析

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  【IT168 技术】去年IDF英特尔22nm 3D晶体管技术首次与大家见面,与32nm平面晶体管相比,采用22nm 3D晶体管的CPU可最多带来37%的性能提升,在相同性能的情况下电路能耗减少50%,最重要的是这项技术已经用在代号为英特尔下一代酷睿处理器Ivy Bridge当中。

3D晶体管时代到来 英特尔IVB技术解析

  原本以为采用22nm 3D晶体管技术的Ivy Bridge在今年年初就能与大家见面,但与去年情况不同,等了好几个月都没有英特尔Ivy Bridge发布的信息,不过在经历了近5个月的等待以后,我们终于迎来了英特尔第三代酷睿处理器,它的性能有多大提升?除了22nm 3D晶体管以外还有什么新特性?等了这么久是不是值得?请看下面全面的测试和解读。

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1、22nm 3D晶体管

  Tick-Tock是英特尔芯片的发展模式,Tick指每隔两年的奇数年推出核心面积更小、制程更先进的处理器;Tock指每隔两年的偶数年推出新架构的处理器。而2012年正逢Tick年,英特尔22nm 3D晶体管CPU如约而至,这不仅是制程上的一次升级,更是晶体管结构的一次革新。

3D晶体管时代到来 英特尔IVB技术解析
▲英特尔Tick-Tock

何为3D晶体管?

3D晶体管时代到来 英特尔IVB技术解析
▲平面晶体管与3D晶体管的结构

  众所周知,在集成电路中使用最为广泛的晶体管为CMOS,它具有源极(Source)、栅极(Gate)和漏极(Drain)三极,其基本的结构是上图中左侧所示,这就是我们现在说的平面结构。而3D晶体管又称3D Tri-Gate,它是在原有晶体管结构上的一次创新,其源极(Source)由平面结构变为立体结构,与栅极(Gate)的接触面有1个变为3个。这样的设计可更好的控制晶体管的开关、最大程度有效利用晶体管开启状态时的电流(实现最佳性能),在关闭状态时最大程度减少电流(降低漏电)。

22nm 3D晶体管为我们带来了什么?

22nm 3D晶体管
▲晶体管的照片

  英特尔Ivy Bridge处理器所采用的22nm 3D晶体管是半导体芯片产业的一次革命性的突破,它使得著名的摩尔定律得以延续,与32nm 平面晶体管相比,22nm 3D晶体管拥有跟高的集成度,在同样的单位面积上可承载更多的晶体管。除此以外,22nm 3D晶体管工作电压Vdd仅为0.7V,与平面晶体管相比,在获得同样性能的前提下,可拥有更低的功耗。

22nm 3D晶体管
▲35W 四核心第三代酷睿i7 3612QM处理器

  所以第三代酷睿i7系列处理器推出了功耗更低的35W四核产品——i7 3612QM,而第二代酷睿七四核心的处理器最低为45W。

22nm 3D晶体管
▲22nm 3D晶体管技术让CPU功耗更低性能更强

  在性能上,35W的IVB 酷睿i7 3612QM四核处理器的CINEBENCH R10得分为19535,而TDP为45W的SNB  酷睿I7 2630QM得分16807,由此可见22nm 3D晶体管技术为我们带来了能耗更低性能更高的产品。

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2、英特尔第三代酷睿处理器型号解读

  Ivy Bridge是英特尔第三代酷睿处理的代号,它延续了以Sandy Bridge为代号的第二代酷睿处理器的标识,其产品布局也没有变化,由低到高依然是Atom、赛扬、奔腾和酷睿四大系列,其中酷睿系列包括i3、i5、i7三个主要型号。

英特尔第三代酷睿处理器型号解读
▲第三代酷睿处理器标识不变

  虽然Ivy Bridge的标识延续了上一代的设计,产品布局也没有改变,但从目前已知的产品型号来看,第三代酷睿系列处理器名称在第二代酷睿系列处理器的基础上进行了微调,将i3/i5/i7后面跟着的数字由2变为3,例如i7-3610QM,这就是第三代酷睿i7,而第二代酷睿i7则是i7-2630QM,消费者在选购笔记本的时候一定看清CPU的具体型号,以免被上当受骗。

英特尔第三代酷睿处理器型号解读
▲第三代酷睿处理器参数简表

  在处理器功耗上,标准电压的IVB酷睿系列双核处理器TDP均为35W,但四核心产品与上一代SNB有变化,增加了TDP为35W的i7 3612QM四核处理器,这也是移动平台中首次出现35W的四核CPU,其性能超过上一代同等定位的45W四核i7处理器,具有更高的能效比。

英特尔第三代酷睿处理器型号解读
▲四核心35W i7处理器

  对于消费者来说,我什么时候可以买到搭载IVB处理器的笔记本呢?按照英特尔一以往的发布习惯,第一批上市的处理器产品通常都是高端的i7系列,这次发布的Ivy Bridge处理器也不例外,最先与我们见面的是i7 3610QM等高端产品,售价比较贵。搭载第三代酷睿i3、i5的笔记本可能要等到6月份才会上市,而定位更低的赛扬、奔腾估计要等到三、四季度了。

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3、7系列主板芯片组型号功能解读

  英特尔Ivy Brige与前一代Sandy Bridge一样采取双芯片平台布局(CPU+PCH),与Ivy Brige配套的新一代PCH芯片被称为英特尔7系列芯片组。

7系列主板芯片组型号功能解读
▲Ivy Brige采用双芯平台布局

  7系列芯片组采用65nm制造工艺,FCBGA封装,面向桌面平台的7系芯片组尺寸为27×27mm,底部具有942个焊球,间距0.7mm,TDP为6.7W;面向移动平台的封装尺寸25×25mm,焊球为989个,间距0.6mm,TDP为4.1W,待机功耗3.7W。

  在产品型号方面,7系列芯片组面向移动平台共发布了HM77、HM76、HM75、QM77和UM77,其中以HM和QM开头的4款功耗为上面所说的4.1W,而UM77则是一款面向超极本的低功耗产品,其TDP为3.0W。

7系列主板芯片组型号功能解读
▲移动平台7系列芯片组型号与特性

  从上面的参数表格来看,QM77定位最高,功能最为全面,它主要应用于商务笔记本当中,用于组建VPro平台,而其余四款芯片组主要面向普通家用笔记本,均不支持AMT 8.0(主动管理技术)。

  除QM77以外,HM77功能支持最全,UM77仅次于HM77,两者差异主要体现在接口的数量上,而且专为极致纤薄的超极本打造的UM77不支持VGA/LVDS,这主要是因为受机身厚度影响,极致纤薄的超极本放不下这类接口。

  剩下的HM76定位主流用户,不支持RAID(磁盘阵列)、ISRT(英特尔固态硬盘加速技术)等。而HM75定位最低,除不支持HM76所列出的几项技术以外,它还没有提供USB3.0接口,其他的7系列芯片组均原生支持USB3.0接口。

7系列主板芯片组型号功能解读
▲7系列芯片组向下兼容SNB处理器

  虽然7系列芯片组是与Ivy Brige处理器是最佳组合,但7系列芯片组也向后兼Sandy Bridge系列处理器。而且6系列芯片组也可兼容Ivy Brige处理器,不过英特尔官方宣称这仅限于桌面平台的H61、H67、P67和Z68四款芯片组,在移动平台上目前还不知道是否也可实现这样的功能。

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4、处理器性能测试

  前面罗嗦了一大堆,接下来为大家带来点实实在在的东西,那就是性能测试,这也是大家比较关注的地方,让我们看看与上一相比Ivr Bridge性能究竟提升了多少。

处理器性能测试
▲测试样机参数

  这次测试主要针对处理器的性能,测试样机为华硕在新一代N56V,它搭载第三代酷睿i7-3610QM四核八线程处理器,主频2.3GHz,睿频可达3.3GHz,集成新一代HD4000核芯显卡,配置HM76芯片组。在参照机型上,我们选择第二代酷睿i7-2670QM处理器,其整体参数与酷睿i7-3610QM比较接近,可较为直观的看到新平台带来的性能提升。

CINEBENCH R10多线程测试成绩

  CINEBENCH是Maxon公司推出的一款跨平台测试系统,它使用针对电影电视行业开发的Cinema 4D特效软件引擎对CPU和GPU进行测试。在CPU测试部分,我们使用的CINEBENCH R10通过渲染一张高精度的3D场景画面,来测试处理器多线程的处理处理能力。

处理器性能测试
▲CINEBENCH R10多线程测试(数值越大越好)

  从上面的测试结果来看,在CINEBENCH R10多线程的测试中,第三代酷睿i7 3610QM表现非常出色,与第二代酷睿i7 2670QM处理器相比性能提升26.3%,在目前笔记本CPU中处于领先的水平。

Excel 2007电子表格处理测试

  Excel是一款功能非常强大的电子表格工具软件,我们日常办公应用中经常会使用到它。在Excel电子表格处理的测试中,我们选用一个容量为6.2MB的电子表格,测试过程中需要完成2.8万次运算,主要使用了Excel中一些基本的运算和统计分析功能,如加、减、乘、除、平方根、最大值、最小值等。

处理器性能测试
▲Excel 2007电子表格处理测试(时间越短越好)

  测试结果显示,新一代Ivy Bridge处理器i7 3610QM在Excel测试中耗时更短,处理效率更高,与对比机型的酷睿i7 2670QM相比,性能提升了22.7%。

WinRAR 解压缩测试

  Winrar 是大家经常使用的压缩软件,支持多线程运算,在测试中我们选用Winrar自带的Benchmark,从测试结果来看,第三代酷睿i7 3610QM解压速度更快。

处理器性能测试
▲WinRAR解压缩测试(数值越大越好) 

小结:通过以上几项针对处理器的测试成绩来看,第三代酷睿i7 3610QM与上一代i7 2670QM相比有20%以上的性能提升。

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5、HD4000核芯显卡测试

  英特尔HD4000核心显卡拥有更加强劲的显示能力,支持DirectX11、OPenCL1.1、SM5.0、第二代睿频技术,拥有16个执行单元,与HD3000相比性能更加强劲,原生支持3个独立显示输出,可应对的3D游戏更加丰富。

HD4000核芯显卡测试
▲HD4000核芯显卡

HD4000核芯显卡测试
▲HD4000核芯显卡特性一览表

  在HD4000核芯显卡的测试中,我们首先为大家带来3Dmark VANTAGE的测试成绩,3Dmark VANTAGE是以一款基于DX10的基准性能测试软件,它GPU项的得分可较为直观的展现显卡游戏性能的高低。 

HD4000核芯显卡测试
▲3Dmark VANTAGE GPU项目成绩排名

  从3DMark VANGATE GPU项的测试成绩来看,新一代HD4000核芯显卡与HD3000相比性能提升近1倍,其15425的得分,超过上一代入门级独立显卡的水平。

游戏测试:《生化危机5》@DX10

HD4000核芯显卡测试
▲《生化危机5》帧数

  在实际游戏测试中,我们使用《生化危机5》的Benchmark,在1280×720的分辨率下对笔记本进行实际游戏测试,从测试帧数来看,H4000确实要比HD3000流畅许多,平均49.8帧是一个相对不错的成绩,在该画质下可以流畅运行《生化危机5》,但和它3Dmark Vantage得分接近的两款显卡相比,其帧数略低一些。

游戏测试:《极品飞车14》@DX9

HD4000核芯显卡测试
▲《极品14》游戏帧数

  在《极品飞车14》的测试当中,H3000在此项测试中仅为13帧,游戏运行起来极不流畅,而HD4000平均帧数大约为25帧,整个游戏运行起来虽然存在一些丢真的情况,但不会对我们造成太大的影响,与HD3000相比性能提升明显,但与主流独立显卡相比,在这款游戏的运行当中,还存在较大的差距。

小结:与上一代HD3000显卡相比,HD4000的性能提升了一倍,从3DMark得分来看,与主流入门级独立显卡处于一个水平,但咋实际游戏测试当中,HD4000虽然可以较为流畅的运行主流3D游戏,但与独立显卡相比还存在一定差距。

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6、其他新特性

PCI-E 3.0

视频转码测试
▲PCI-E3.0首次使用在移动平台上

  虽然PCI-E 3.0在SandyBrige处理器上就已经出现,但这限于桌面平台,新一代Ivy Brige将PCI-E 3.0引入移动平台,其最快传输速率达到8GT/s,与PCI-E2.0相比输入/输出带宽大约提升2倍。

快速同步技术2.0

视频转码测试
▲快速同步技术2.0视频转码效率提升一倍

  英特尔Ivr Bridge处理器配备的HD4000核芯显卡支持快速同步技术2.0视频转码技术,通过MediaEspresso 6.5在开启硬件加速功能以后,与快速同步技术1.0相比,其转码效率提升了1倍多。

超线程技术 

视频转码测试
▲第三代酷睿i系列处理器全线产品支持超线程技术

  第三代酷睿i系列处理器全线支持英特尔超线程技术,该技术利用特殊的硬件指令,把两个逻辑内核模拟成两个物理芯片,让单个处理器都能使用线程级并行计算,进而兼容多线程操作系统和软件,减少了CPU的闲置时间,提高的CPU的运行效率。
 

睿频加速2.0

视频转码测试
▲睿频加速技术

  第三代酷睿i系列处理器用途第二代酷睿i系列处理器一样支持英特尔睿频加速2.0技术,它可根据负载的变化,智能关闭一些用不上的核心,把能源留给正在使用的核心,并使它们运行在更高的频率,从而提供更强的性能;相反,需要多个核心时,动态开启相应的核心,智能调整频率。这样,在不影响CPU的TDP(热设计功耗)情况下,能把核心工作频率调得更高。不过这项技术仍然只有i5、i7处理器支持,i3以及奔腾、赛扬等系列不支持睿频2.0。

英特尔InTru 3D技术

视频转码测试
▲英特尔InTru 3D技术

  InTru™3D是英特尔的3D视频解决方案,它通过HDMI 1.4a规范,由显卡输出两路信号到3D显示设备上,从而实现立体快门式3D立体放映。

总结:

  毫无疑问,凭借22nm 3D晶体管技术,英特尔第三代酷睿处理器拥有更加强劲的性能,在CPU部分相比上一代同等定位的产品性能提升20%以上,集成的HD4000核芯显卡达到主流入门级独立显卡水平,与HD3000核芯显卡相比性能提升1倍。再加上三屏输出、快速同步技术2.0、PCI-E 3.0等新特性,第三代酷睿处理器为我们带来了全新的应用体验,开启了移动数字生活的新篇章。

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