英特尔新一代芯片的低功耗能力

第四代智能酷睿处理器是英特尔推出的一款革命性处理器。以其超轻薄的设计带来了不负众望的高端计算性能。它缔造了多项“行业第一”，并且由此重新定义了传统处理器的计算性能。此款芯片的基础架构具有高扩展性，由此衍生而成的产品从高端服务器到超便携产品，应有尽有，这在处理器历史上是前所未有过的。

在这一产品的开发过程中，英特尔特别注重的一点就是节能。为了降低能耗，英特尔采用了一系列令人震撼的架构功能及制程创新技术。比如，在超极本领域，相较上一代产品，第四代智能酷睿处理器大幅降低了待机耗电量，并且这种能耗的大幅降低并不是以牺牲性能为代价的。因此，第四代智能酷睿处理器通常能够根据不同的“内容消费设备”提供不同功率条件下的“内容创建”性能。

本文着重介绍了第四代智能酷睿处理器在降低功耗方面的创新性发展。从SoC和平台级技术到英特尔顶尖的制程技术，这些性能提升所涉及的范围很广。针对购买PC和其他设备的消费者而言，这就意味着基于第四代智能酷睿处理器的产品将是英特尔迄今为止可最大幅度延长电池续航时间的产品，并且还具备跟二合一平板电脑一样的超炫外形。二合一平板电脑是迄今为止最轻薄、最灵活的触屏设备，并且其显卡性能是其他超薄计算设备不可比拟的。

后台技术：架构

首先，本文将为您介绍SoC和平台功耗架构的迅猛崛起。

CPU的功率可划分为两个类别：有效功率和待机功率。有效功率是指用户在使用设备时处理器所需的功率，如看电影或运行Photoshop。待机功率则指设备处于休眠模式时所需的功率。

随着前几代CPU的应用，结合低功耗电路及其他技术，英特尔极大地降低了有效功率。与此同时，面向改善待机功率的实体架构也取得了突破性进展，在待机或空闲状态(如Win8空闲状态)下，第四代智能酷睿处理器的电池续航时间是Ivy Bridge的2-3倍。英特尔通过构建新的超低功耗处理器空闲状态来对此进行有效管理，较之之前的空闲状态，大幅降低了CPU的功耗。另外，英特尔的工程师们还添加了新的电源层，实现了在"待机"模式下关闭大多数CPU晶体管。最后，英特尔的工程师们在CPU与芯片组之间增添了一个全新的高带宽、低延时、低功耗的封装界面。

此外，英特尔还大大改善了功率输出和平台级电源管理的效率。第一个转变是将SoC功率输出线路全部整合到一个被称为“综合集成稳压器”的终端装置中，这在行业内尚属首次。这样做有许多优点，并且影响深远。首先，因为有了FIVR之后，就能将很多个平台稳压器——有时可达七个——整合成一个。这样做不仅削减了成本，而且还大大减少了主板体积，因此终端设备必将更轻薄、更时尚。另外，有了FIVR，还能更有效地控制到显卡、CPU、内存等SoC子系统的功率输出效率。这一功能可根据工作负荷的大小向各个子系统快速分配功率，进一步提升整个系统的响应。

最后，英特尔还开发了一个平台级电源管理架构——“功耗优化器”。这项技术的目的是极大地降低整个平台及各个组件的功耗，同时无需为此而增加延迟。根据英特尔的测试结果，功耗优化器技术使“合盖”待机功率比2011年平台降低了20倍。

第四代智能酷睿处理器低功耗提升的第二大重要的因素就是英特尔的制程技术。一直以来，整个行业都拭目以待，希望英特尔能利用不同的制程技术改善功率和密度。在第四代智能酷睿处理器开发过程中，英特尔的制程工程师们对上一代产品进行了非线性改进。

后台技术：22纳米制程

在第四代智能酷睿处理器开发过程中，英特尔制程技术工程师认为3D三栅极晶体管能在比预设功率更低的条件下实现卓越的性能。

制程技术工程师的目标是让新一代晶体管的漏电量比Ivy Bridge所用的晶体管降低1/2-1/3，只有这样才能降低待机功率。另外，他们还希望能降低电路的最低工作电压，从而降低动态功耗。因此，功耗成为制程技术团队和芯片设计团队的首要出发点。

但通常如果晶体管漏电量降低了，就会产生两方面负面效应：晶体管性能降低，并且电路运行的最小工作电压Vmin增大。

第四代智能酷睿处理器要想取得成功，就必须首先克服这两大负面影响。为此，这项工作的工作量会很大，制程技术团队和芯片设计团队要经过多次反复测试，才能最终确定制程技术在什么情况下能起到最大作用，同时芯片或系统设计要做哪些改变才能实现最优的核心性能。

在制程技术方面，在不影响工作性能的前提下将晶体管的漏电量减少1/2—1/3。新一代晶体管的工作频率能力与Ivy Bridge晶体管相当。

另一个挑战是保持电路的最小工作电压，这样才能让节约的功耗物尽其用。这一点很重要，因为根据物理定律，电压值降低到一定值时，要让功耗减少三倍，那么功率应为原来的立方[P = CV2f]。这也是一个不错的方法。

3D晶体管在实现这一目标过程中发挥着重要作用。英特尔的制程技术工程师们能够在不增加晶体管失配的情况下降低晶体管漏电量，因而Vmin基本保持不变。

英特尔还改良了制程技术，以帮助第四代智能酷睿处理器降低功耗。同时，制程技术工程师们与芯片设计团队联合对晶体管和电路设计进行了优化，使其工作电压比Ivy Bridge更低。

从各个方面来讲，很难将英特尔制程技术和芯片设计团队的工作明确地区分开来。这在第四代智能酷睿处理器开发过程中得到了很好的体现，他们为了开发出高性能、低功耗的组件不分彼此，密切沟通协作。如果一个公司能同时兼备设计和制程技术能力，那么它将在灵活性、快速转变、优化性能等方面具有巨大优势。

打造最卓越的移动计算体验

第四代智能酷睿处理器展示出集成了英特尔最独一无二的——行业领先的制程技术与英特尔架构。技术成果的确很丰硕，但真正的受益者还是消费者。第四代智能酷睿处理器具有更卓越的用户体验，能为用户称心如意的外形和大小提供PC功耗和功能。因此，计算设备将会越来越轻薄，越来越灵活，具备触控功能，电池续航时间更长，并且还具有快速开机功能——打开翻盖后就能直接进入操作系统。