2001年CPU技术展望 NEO 2001年 4期 2000年过去了，在这一年里，围绕着CPU发生了很多大事。概括起来讲，就是AMD首先在CPU主频的发展速度上超过了过去的老大哥Intel。Intel也不甘示弱，极力想反超AMD，并在去年年底的时候推出了奔腾4处理器，总算挽回了一些面子。AMD在2000里推出Thunderbird、Athlon、Duron系列处理器向高、中、低端市场发动全面的进攻，并一路高歌猛进，从Intel手中夺取了相当规模的市场份额。而Intel却因为在芯片组的发展上犯了一些错误，而且出现了CPU品质的问题影响了自己霸主的地位。在新世纪到来的时刻，Intel、AMD、VIA在CPU的推广和研发上究竟有何打算呢？到底谁是2001年CPU的王者呢？下面就让我们来看看2001年CPU的发展之路吧。 　　#1 Intel会很火 　　首先还是从Intel说起吧，俗话说，“瘦死的骆驼比马大”，Intel虽然在2000年有些疲软，但是它在业内的领导地位还是存在的。 　　2001年Intel会改变已经存在了20年的x86结构，Intel非常清楚，是x86指令集限制了CPU性能的进一步提高，这一点其实大家都知道，因为CISC指令集过于复杂，使CPU设计上的难度大大增加。现有的技术已经很难再有突破了，因此，Intel正同惠普一道努力开发下一代指令集架构（Instruction Set Architecture，ISA）：EPICExplicitly Parallel Instruction Computing，显性并行指令计算。对Intel而言，IA-64（Intel的64位架构）是下一个10到15年的架构。新的ISA将使Intel摆脱x86架构的限制，从而设计出超越所有现有RISC CPU和X86 CPU的新型处理器。 　　#2 Pentium 4为王 　　Intel公司在2001年内基本是围绕着P4在作文章，Intel公司计划在2001年的第一季推出时钟频率为1.7GHz或更高的Pentium 4处理器，而且在2001年的第二季，大家就有可能看见第一个时钟频率为2GHz的Pentium 4处理器了。Intel公司希望凭着自己的实力重新回到x86市场上的性能老大的地位。不过由于Intel目前支持Pentium 4 CPU的i850芯片组采用了Rambus公司生产的，现在并不受欢迎的RDRAM内存。但是大多数用户包括OEM厂商对于RDRAM都很不“感冒”，因此芯片组可能会限制Pentium 4的推广。 　　在今年第三季度，Intel计划将其处理器的封装格式从PGA423转换到mPGA478，为Northwood做好准备。1.7GHz Pentium 4（PGA423）将在第三季度上市，比我们所期望的要迟些。2GHz采用mPGA478封装格式的Pentium 4处理器将在2001年第三季度上市。 　　#2 新Pentium Ⅲ将亮相 　　Pentium Ⅲ处理器是否很快就走到了尽头呢？它将何去何从？Pentium Ⅲ是一款相当成功的微处理器，市场已经证明了这一点。唯一的问题就是Intel公司目前正面对这样一个事实：当前的工艺水平来说，Coppermine处理器已经无法将主频提高到1GHz以上，这样在激烈的竞争中很难保住领先的地位，因此只有开始新使用新工艺的Pentium Ⅲ了。 　　改进Coppermine产品的一个比较合理的方法显然是将它的制程转向0.13微米。这也是目前正在进行的一个作法，但这样还是不够的。Pentium Ⅲ产品的下一个版本将是使用代号“Tualatin”的处理器，“Tualatin”推出时的时钟频率为1.13/1.26GHz；具有512KB on-die（集成在核心）的L2 Cache（二级高带缓存，比现有的Pentium Ⅲ多了一倍）；采用了新的VRM 8.5V电压规范；用AGTL（1.2VTT）总线规范代替了现在使用的AGTL+（1.5VTT）总线规范。 　　Tualatin CPU将十分像目前那种带有四个垫片的Socket A处理器，不过这种CPU在倒装芯片的四周还有一个环，从而保证芯片不会被散热器压坏，这种封装方式名为FC-PGA2的产品实际上就是带有散热器的FC-PGA产品。FC-PGA2处理器的厚度为3.5mm，而FC-PGA处理器的厚度只有1.9mm。 　　第一次看到2倍于L2 cache的Tualatin处理器时，大家一定会对它的外观感兴趣，改进后的时钟供应、电压与总线规范将需要一种新型的平台支持。目前，Intel将要推出的芯片组中只有一款芯片组可以适用于Tualatin，即Almador或i830芯片组。Intel公司已经完全意识到现在一些使用Pentium Ⅲ平台的用户也希望升级到使用新型的Tualatin处理器，因此，它也将推出另外一款名为Coppermine-T的Pentium Ⅲ处理器，这一产品也使用了0.13微米的工艺。它可能只具备256KB的二级缓存（也可能是512KB，现在还不太肯定），该产品能够运行于Almador平台，以及使用目前Intel公司i810，i815，i820，i840或VIA 694X芯片组的Pentium Ⅲ主板。 　　在今年第三季度，0.13微米的Tualatin-256将会推出1.26GHz频率的CPU。此处理器将采用更高级的设计，它将具备512KB二级高速缓存和200MHz FSB。主要面向桌面系统的Tualatin-256实质上是在Coppermine Pentium Ⅲ的基础上采用了Intel 0.13微米铜连接技术。由于还无法预知DDR平台的推出日期，所以Tualatin-256还将继续采用PC133 SDRAM，而且1.26GHz将是其最高频率。（^04039109a^） 　　#2 Celeron路在何方 　　众所周知，自从AMD公司推出了Duron处理器之后，Celeron处理器就几乎失去吸引力，因为它的性价比远远不如Duron好。Celeron产品被限制在66MHz FSB下，这也是为什么Celeron的性能始终落后Duron的原因了。还好Intel已经推出了使用100MHz FSB的Celeron了。这将对Celeron的性能提高会有一些好处，对于那些超频的用户来说，其实早已把Celeron的FSB频率提高到100MHz。 　　Intel在2001年将有一系列针对笔记本电脑的处理器计划，希望借此不让Transmeta与AMD在此领域有机可乘，毕竟这是一个利润丰厚的市场。Intel将主要利用其SpeedStep技术来降低芯片的耗电量，推出多款低耗电量CPU，尽力保住它在mobile芯片市场的占有率。 　　Intel将在2001年第一季度推出900MHz和1GHz的移动PⅢ处理器。还有一款低功耗的500MHz移动Pentium Ⅲ处理器将在第一季度上市，当然，移动Tualatin处理器也将在明年下半年推出。（^04039109c^） 　　就目前来说，Intel还是笔记本电脑处理器的霸主。 　　2001年Intel CPU的发展蓝图，见表（^04039109b^）1。 　　另外服务器版的Willamette（可能会使用Merced的总线技术）总线带宽高达3.2GB/s。L2缓存的带宽是8GB/s， L1高速缓存的带宽为32GB/s.核心频率将在1.5GHz以上。具有256KB L2 cache。 　　从各方面的反应来看，在2001年的上半年，Intel不会推出64位的处理器，至于本人的估计，大概要在2002年才能有小批量的IA-64芯片上市。 　　#1 AMD紧追不舍 　　整个2000年里，AMD在一开始并不顺利，一开始的K7缺少芯片组与主板的支持，而在工艺上，在转入0.18微米时，比Intel慢了一些，但是最后AMD还是凭借着Duron与雷鸟这两款拳头级的产品，赢得了市场的好评，让AMD抢占了不少的市场份额。 　　目前在国外的一些知名硬件站点上，在对CPU的选择意向上做的一些调查中，AMD的处理占读者选择意向的70%，由此可见，AMD的发展潜力还是相当大的。假如AMD的产品线继续丰富，处理器的价格、质量与速度继续保持目前的水平，我们完全可以认为，在2001年，AMD可以与Intel平分天下。 　　#2 新Athlon有看头 　　现在市场上的Athlon主要是代号为雷鸟的Socket A的Athlon，有384KB的on-die的缓存，其中64KB的一级缓存，256KB的二级缓存。 　　在2001年的一季度，我们应该可以看到代号为Palomino的AMD处理器，从目前了解到的情况来说，Palomino的起始频率约为1.2GHz，初期应该还是继续使用了0.18微米的工艺，我们可以发现Palomino的起始频率较高，有传闻说，AMD的Palomino将会使用与Intel的P4相类似的技术，也就是延长了管线，这也正好解释了这款Palomino为何会有这么高的起始频率了。这目前仅是传闻，但是我认为可信度有80%以上。这款Palomino应该是一款面对服务器与工作站的高端CPU，支持并行处理，以后服务器与工作市场除了PⅢ与至强外，还将有Palomino作为高性能的选择。 　　不过目前Palomino还有一个麻烦，假如Intel在法律上对AMD使用这项技术进行一些指控的话，也是一件让人头痛的事情，不过我们相信AMD一定有稳妥的解决方案的。 　　不过以上都是基于Palomino使用了P4的一些技术的条件下推测，如果Palomino继续使用目前雷鸟0.18微米的核心，那么Palomino和现在的雷鸟相比，还是有不少的优势。根据AMD的代表所说的，Palomino的功耗将会比现在的雷鸟低20%，因此我们预计1.33GHz的Palomino其热功耗应为55W，和目前采用雷鸟核心的1.2G的Athlon一样。因此也可以说Palomino是一款低功耗的雷鸟。 　　预计在2001年的二季度，Palomino的主频将会达到1.5GHz，而在2001年末，Palomino的主频将会达到1.7GHz甚至更高，很可能最高会到2GHz。在2001年的下半年，AMD希望它们的处理器全部转成为266MHz FSB，最低的主频为1.2GHz，因此在那时，DDR内存将会大量的普及。 　　在2002年的第一季度，Palomino的下一代代号为Thoroughbred的处理器将会面世，这应该是一款使用了新的核心的产品，最明显的改进之处，就是使用了0.13微米的先进工艺，处理器核心的进一步缩小，大大降低了功耗，这将有利于Thoroughbred向更高的主频挺进。这才是真正让人期待的产品。 　　#2 Duron会更强 　　深受广大消费者青睐的Duron在新一年中，将会有些什么动作呢？ 　　Morgan应该就是其下一代的产品代号，将于2001年的第二季度推出，目前，对于Morgan的核心和原来的Duron相比是否是有所改变，还不太清楚，但是我们可以知道，Morgan的起始频率将会是800MHz，依然定位于低端市场，走向还需要看Palomino的“脸色”，就像Duron是雷鸟的简版一样，Morgan也就是Palomino的简版，核心近似于Palomino，但在缓存上会有所减少，以达到减少成本的目的。 　　相信，在Morgan推出后，会像Duron一样，深受普通用户的喜爱。 　　在2002年的第二季度，Morgan的下一代产品Appaloosa将会出台。Appalossa将会采用新的0.13微米的工艺制造，0.18微米到0.13微米的过渡，将会是一次质的突变，采用铜连接技术已经是势不可挡。Appalossa也就是Thoroughbred的一个简化版，继续给用户提供高性价比的产品。 　　在笔记本电脑处理器市场上，AMD一直依靠着AMD-K6（r）-2+/与AMD-K6-Ⅲ+AMD苦苦支持着，除了在价格上有一定优势外，在性能上，实在是和Intel相差太远，面对笔记本处理器这块巨大的肥肉，AMD当然不甘心放弃，在2001年的第一季度，AMD将会有两款笔记本电脑处理器推出。 　　AMD已经在2001年的1月中旬发布了600MHz和700MHz新款移动处理器，正式将第七代处理器Duron（笔记本版，代号为Morgan Mobile）带入笔记本电脑市场并逐步取代第六代处理器，外频达到了200MHz，用于和英特尔Pentium Ⅲ对抗，目前已经得到NEC等厂商采用。由于采用了AMD的PowerNow的节能技术，使得这款处理的功耗较低。目前英特尔笔记本电脑处理器最高主频为PⅢ 750MHz。AMD这这两款新的Duron处理器在美国Fab25以0.18微米工艺生产。 　　AMD准备在2001年的第二季度推出以Palomino为核心的笔记本电脑产品，不过名称为Palomino Mobile。 　　在2002年的第一季度和二季度，采用0.13微米工艺的Thoroughbred Mobile和Appaloosa Mobile将会面世，分别面对高低端的笔记本电脑CPU市场。 　　看看AMD是否可以从Intel的口中抢来市场份额呢？不过有一个好处，就是笔记本电脑的价格将会大大下降。 　　#2 AMD的64位处理器 　　关于AMD的64位处理器的的消息，相信大家也看得比较多了，本文也就不在这方面花费太多的笔墨了，只是大概的提一下。 　　在2002年的第一季Sledgehammer（X86-64核心）面世，Sledgehammer是AMD第一块的64位处理器，不过基于市场策略，AMD将会推迟至2002年的第二季才大批量生产，同时AMD也表示，它们将会在2001年第四季度推出一部分Sledgehammer处理器的样品，届时将会首先应用在部分OEM的原装桌上型电脑上。面对来自Intel 64位Itanium处理器的强大挑战，AMD对此并不担心，并且采取观望的态度。 　　在2002年的第一季度，代号为Clawhammer（X86-64核心）的处理器也将会发布，主要应用在普通办公、家庭式及笔记本个人电脑上，这就该可以看成是Sledgehamme的简版。 　　照目前的形势来说，笔者对于AMD的形势还是比较看好的，不过AMD让人担心的还是产能与研发方面。另外在向0.13微米的转变中，也是一道关卡，希望AMD可以顺利渡过。 　　#1 威盛的Centaur处理器 　　比起Intel和AMD来，威盛就显得稚嫩很多了，VIA接连收购了IDT和Cyrix，准备在CPU市场上有所作为。不过做CPU毕竟不是一朝一夕就能成就大业的。VIA手头可以利用的技术不多。它只有在低端的CPU市场才可能有些作为。威盛将于2001年推出多款改良版本的Cryix处理器，其规格见表（^04039109d^）2。 　　Centaur C5B（按照以前的产品周期计划来看，就也就是众所周知的WinChip4 ver.2了）拥有64KB L2 cache，以及自C5以来就一直存在的128KB L1 cache。C5B使用0.15微米工艺，1.5V的内核电压，其运行的时脉在600MHz到733MHz之间。 　　C5C（没有以前相对应的开发代号）是一款0.13微米工艺的WinChip4处理器。C5C的内核电压为1.2V，CPU die的面积是55mm2，容纳有2000万只晶体管。预期C5C的运行频率应该是在733MHz到867MHz之间。 　　与C5B没有什么两样的是，C5C的性能依然不怎么样（从它的发布日期来判断，它已经被抛离于MHz竞赛中了，况且它的每周期执行效能也让它低于其面值）。威盛将依然只能局限于对速度竞赛不感兴趣的狭窄市场中。 　　C5X将是Centaur首枚具备乱序执行（Out-of-Order，简称OoO）风格的CPU。OoO处理器的效能取决于它的自优化能力，而自优化能力又取决于其流水线的段位数目。C5X也是Centaur首枚真正超标量（superscalar）内核的处理器。原先的Centaur处理器虽然在某些特殊的场合中可以有绑结两条指令为一对的形式，但是在本质上来说是属于标量型的（也就是说，一个周期执行一条指令）。而C5X则是一个两路超标量的处理器，能够在每个周期执行两条x86指令。此外，由于C5X的能够在每个周期执行两条全128位的SSE/SSE2指令，C5X的SSE执行效能似乎会比Willamette/P4出色一点点。 　　威盛，在做CPU方面还需要再努力一些，到目前为止，还没有推出让人觉得满意的产品。因此只能对威盛说:“加油！” 　　#1 结 语 　　在2001年CPU的争夺中，AMD将步步紧逼Intel，而Intel制胜的法宝就是在2001年中期出现的0.13微米的工艺，而在过去，Intel从0.25微米向0.18微米工艺过渡时，并不顺利，一度造成了市场上CPU的缺货，甚至给了AMD时间去占领市场。因此今年年中在采用0.13微米工艺的过程中，Intel将会更加慎重，因为在全球，Intel还有拥有很多的工厂，要全部统一工艺，还是有一定的难度的。AMD会因Intel转成0.13微米工艺半年后，全面转向0.13微米工艺，时间大约就是2001年末或是2002年初。据AMD声称，他们在2000年，全球市场的占有率已经达到了20%（包括OEM），而据国内的一些调查可以知道，AMD的处理器在中国的零售市场中，占有率已经超过了35%，其成绩还是相当喜人的。而在今年二季度后，AMD还将推出支持并行处理的芯片组，使目前的Athlon可以进行并行处理。AMD Athlon的笔记本处理器也开始进入市场。 　　而威盛却面临了很多的问题，一方面是在CPU的设计与制造方面的经验不足，而另一方面，目前CPU的主要技术基本都集中在美国硅谷，而威盛虽然在芯片组方面做得很好，但是在CPU的开发方面，远离了技术的中心，虽然买入了两家CPU的研发公司，但还是在技术方面和AMD与Intel存在着一定的差距，在后续的产品方面，存在着一些问题，因此，2001仍然是威盛奋发图强，迎头赶上的一年。我们也希望中国人的“芯”是一颗强大的“芯”。