45纳米处理器的新特性

　　在对Penryn展开全面的测试之前，我们还是先来简单了解一下它具体都采用了哪些新技术：

· 45纳米制造工艺

　　现时IC制程工艺通常以纳米做为度量单位，其实际上是指集成电路中晶体管之间的连接线宽。连接线宽越短，单位面积的晶片上所能够容纳晶体管数量也就越多，其效能及功能亦将随之增强。和现有的65纳米双核处理器内建2.9亿个晶体管相比，采用45纳米制程的Penryn双核处理器拥有多达4.1亿个晶体管，而核心面积却更小，从而有效降低了因“晶体管集成度增加和频率提升”所带来的发热量和功率消耗。

· 新材料：High-k栅介质

　　出于二氧化硅的易获取性以及能够通过压缩其厚度以持续改善晶体管效能，因此在过往四十余年的时间中，业内均普遍采用二氧化硅做为制造晶体管栅介质的材料。而在65纳米制程工艺下，英特尔公司已经将晶体管二氧化硅栅介质的厚度压缩至1.2纳米，仅与五层原子的厚度相当，基本上达到了这种传统材料的极限。此时不但使得晶体管在效能增益以及制程提升等方面遭遇瓶颈，过薄的晶体管二氧化硅栅介质亦使得其阻隔上层栅极电流泄漏的能力逐渐降低，导致漏电率大幅攀升。

　　为了使上述情况得到解决，英特尔公司于45纳米Penryn家族处理器中首度引入High-k技术。此种以Hafnium铪元素为基础物质的新型材料不但拥有良好的绝缘性，且比传统二氧化硅栅介质更为厚实，能够进一步控制晶体管的漏电率。

45纳米新型介质（右）与传统材料（左）的比较

　　High-k栅介质与Metal Gate栅极的引入能够使得晶体管漏电率较之传统材料降低10倍以上，与65nm制程工艺相比能够在相同耗能下提升20%的时钟频率、亦或是在相同时钟频率下拥有更低的耗能。45纳米晶片每秒钟能够进行约三千亿次的开关动作，在以铜与low-k材料搭配组成的内部连接线的作用下，晶片开关速度能够提升20%且耗电量降低30%。此外，所有将于今年生产的45纳米以及65纳米处理器都将采用100%无铅工艺制造。

· SSE4多媒体指令集

　　而Intel公司真正严格意义上的第五代多媒体指令集——Streaming SIMD Extension 4（SSE4）被视为是继2001年的SSE2之后最为重要的多媒体指令集改进。除扩展Intel 64位指令外，还新增对于影像编辑、视讯编码、三维渲染以及游戏应用等方面的指令，使得处理器的效能受益性更为广泛。

SSE4将进一步提升处理器的多媒体应用效能

　　第五代SSE4多媒体指令集将分为SSE4.1以及SSE4.2两个版本，其中SSE4.1版本将首度于45纳米Penryn家族处理器中出现，共增加了47条新的指令。当然，指令集是否能发挥效用还需要应用软件的支持，据了解，目前已有总共21项的目标应用向英特尔公司承诺将提供对SSE4多媒体指令集的支持，另外还有100家以上的独立软件开发商为英特尔公司设计程序，SSE4多媒体指令集以及多核心应用的前景将会十分广阔。

· 现有技术得以改进

　　此外，Penryn还加入了Enhanced Dynamic Acceleration Technology（增强型动态加速技术），该技术可以在单任务环境下对工作核心进行自动超频，以获得更高的处理效能，并且在现有技术基础上有所改进。

　　功耗控制方面，Penryn处理器增加了C6模式，相对于Merom所支持的Enhanced Deeper Sleep(C4e)模式，Penryn的C6模式可以进一步降低一级缓存的供给电压（甚至关闭一级缓存），这意味着当笔记本处于睡眠/休眠状态时会更为节能。

45纳米移动处理器加入C6电源管理模式

　　换句话说，如果我们在一段时间内不使用笔记本的话，可以不用关机、只须将顶盖扣合令其进入睡眠或休眠状态即可，凭借45纳米处理器出色的功耗控制技术，普通电池容量即可轻松维持十几甚至几十个小时的睡眠待机时间。而节省下来的开关机时间，对那些工作繁忙的商务人士来说还是很有价值的。

　　此外，45纳米Penryn处理器的新特性还包括“快速Radix-16除法器”（加速浮点以及整数的除法运算速度）、“超级Shuffle引擎”（使多媒体指令运算更具效率）和“分裂负荷缓存增强”等等。

　　需要说明的是，Penryn采用的是改进型酷睿微架构，原有的“超宽动态执行单元”在保持四路并行解码的基础上，将流水线长度由目前的14级拓展到16级，这让它可以轻易工作在更高的频率上。相对于奔腾4时期长达31级流水线长度而言，本次流水线长度仅仅增加了2级，就将主频范围从1.6~2.4GHz提升至2.0~2.8GHz，效能提升显著，综合来看还是利大于弊的。