22nm來襲Intel Ivy Bridge處理器前瞻

32nm的Sandy Bridge處理器正如日中天，LGA 1155的Core i3/i5/i7正成為市場上處理器的主流。不過，Intel并未放慢發展的腳步，22nm處理器就快來了，那就是制造工藝升級后的下代處理器Ivy Bridge。Intel的Tick-Tock發展戰略要求，每兩年完成一次制造工藝和處理器架構的升級，而2011年正是Tick升級的年份，因此，處理器即將從32nm升級為22nm制造工藝，帶來了全新的更低功耗、更先進制程的處理器。

全新3D晶體管架構

四核心的Sandy Bridge處理器晶體管數量達到9.95億個，而22nm的Ivy Bridge處理器晶體管數量則突破10億個。晶體管數量的提升，離不開制造工藝的進步，使得在幾乎相同或者更小的處理器面積上，有更高的晶體管密度，尤其是在整合核芯顯卡之后，先進的制造工藝讓處理器有更大的空間來整合功能更加強勁的核芯顯卡。

Intel在Ivy Bridge處理器上除了將工藝制程升級為22nm外，內部還采用了先進的Tri-Gate 3D晶體管。Tri-Gate 3D晶體管機構技術提高了晶體管的密度，使得單位面積內晶體管數量大大提升，這樣，以前因為處理器面積限制而無法實現的更高性能和更多功能，在新的制造工藝下成為可能。此外，在全新的3D架構之下，Intel能夠顯著地提升供電效率、降低能耗，在提供同等性能的情況下，3D晶體管相較傳統2D架構，功耗降低一半。新的接口極大地減少了漏電率。與之前的32nm 2D晶體管相比，22nm 3D三柵極晶體管可以在大量增加晶體管的同時有效控制芯片的體積，同時在低電壓下可將性能提高37%。

小結

傳統的2D型晶體管已經嚴重制約了摩爾定律的進步與發展，而3D架構晶體管將摩爾定律帶入新的時代，也給市場帶來更低功耗，更高性能的處理器產品。尤其是在整合核芯顯卡之后，處理器晶體管數量急劇增加，22nm 3D晶體管的出現，讓Intel有更大的處理器空間來整合性能更強大的核芯顯卡。

Ivy Bridge架構無升級

由于2011年是Intel的“Tick”年，因此Ivy Bridge的架構并沒有明顯的升級，也可以將處理器部分看作是22nm的Sandy Bridge。Ivy Bridge處理器架構仍由集成處理核心、三級緩存、圖形核心、內存控制器、顯示控制器、顯示接口、PCI-E I/O控制器、DMI總線控制器等眾多模塊整合而成。Intel的Tubro Boost技術，在Ivy Bridge處理器上仍然為2.0版本，和Sandy Bridge完全相同。

盡管處理器架構沒有升級，但是Ivy Bridge處理器借助先進的22nm制造工藝，功耗更低。值得一提的是，處理器內部的PCI-E I/O控制器升級為PCI-E 3.0，數據帶寬提升到8GT/s，這樣也為Intel搭載更快的核芯顯卡提供了數據帶寬的保證。另外，由于Ivy Bridge仍然采用LGA 1155插槽，使得用戶在升級Ivy Bridge處理器后，現有平臺能夠平穩過渡。據悉，現有的Z68/P67/H67主板通過升級BIOS，就能夠完美地支持Ivy Bridge處理器。現有主板仍然可以支持新平臺的處理器，無疑為用戶節省了不少投資。

核芯顯卡性能提升

接下來我們來看看Ivy Bridge最大的升級部分，那就是核芯顯卡了。盡管Sandy Bridge處理器的核芯顯卡性能已經相較Intel之前的GMA系列整合顯卡提升不少，不過仍然和AMD APU處理器整合的GPU性能有較大的差距，因此，在Ivy Bridge上，Intel整合了支持DX11的核芯顯卡。值得一提的是，在GPU運算方面，Intel之前的整合核芯顯卡不能支持通用計算，而這一切在Ivy Bridge上有了新的開始，Ivy Bridge可以支持DirectCompute 11以及OpenCL 1.1這兩種GPU并行計算API，CPU和GPU真正可以做到通用計算加速了。

Sandy Bridge內置GPU擁有12條渲染管線，Ivy Bridge升級到了16條，增加了1/3，加上DX11的支持，再加上更高的頻率，預計性能提升幅度將會更高。在Sandy Bridge上，HD3000是12條管線，而HD2000只有6條。Ivy Bridge的整合核芯顯卡同樣擁有兩個版本，完整版是16條，低端版也僅有6條，性能提升就不明顯了。此外，Ivy Bridge內置的GPU可以支持三屏輸出，這也是整合顯卡首次支持三屏顯示技術。

7系列主板支持

每次Intel處理器升級，伴隨的就是芯片組的升級換代。盡管前面提到6系列主板可以通過BIOS升級來支持Ivy Bridge處理器，但Intel還是推出了全新的7系列主板，分別為Z77、Z75和H77三款。這三款主板芯片組的差別并不太大，其中H77不支持超頻，PCI-E通道不能拆分（不支持雙顯卡SLI/CF），Z75只支持雙卡互聯不支持三卡，不支持混合硬盤技術，Z77定位最高端，所有功能都支持，支持8+4+4這種三卡互聯方案。此外，7系列芯片組全面支持原生SATA 6Gbps、USB 3.0和PCI-E 3.0，為PC提供更強大的I/O性能。

如果使用現有6系列主板來搭配Ivy Bridge處理器，則沒有原生的USB 3.0和PCI-E 3.0，同時，也不能支持三屏顯示輸出。

Ivy Bridge性能表現

由于Ivy Bridge并沒有正式推出，目前所有的測試均基于一顆雙核四核心工程樣品，并且核心頻率僅為2.3GHz。從測試結果來看，由于沒有架構的根本性變化，在同頻率下，處理器性能和上代處理器Sandy Bridge相比提升并不明顯，而且由于主板支持的原因，Ivy Bridge中的集顯也無法測試。因此，關于游戲的測試，只是衡量處理器性能的一個參數。總體來說，Ivy Bridge并不是一款革命性的產品，它的主要意義仍是提升制造工藝，準備為下一代架構的更新做準備，Intel帶來了3D晶體管技術和原生USB 3.0支持，也正是為下代產品做出一個鋪墊。

22nm的意義

從測試結果來看，未免讓人有些失望，不過這僅僅是在2.3GHz下的測試結果，并且目前Ivy Bridge也僅僅是一顆工程樣品，相信正式版本推出時，Ivy Bridge能夠發揮先進制造工藝的優勢，提升處理器的頻率。此外，我們前面也提到過，Ivy Bridge并非一個革命性的產品，而是Intel向22nm過渡的產品，它和Sandy Bridge相比處理器架構并沒有升級，22nm的意義，在于未來能夠將處理器頻率推向更高的高峰，在相同的功耗/發熱下實現更高的頻率，并且提供性能更強大，功能更齊全的核芯顯卡。

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