הליבות החדשות
בנקודה זו נכנסות לתמונה הליבות החדשות של מעבדי AMD, ה-Venice וה-San Diego, היורשות של ליבת ה-Winchester, אשר מהוות גם הן מעין ליבות מעבר – הליבות הראשונות שאיתן מנסה AMD לשפר את הביצועים לא רק באמצעות העלאת התדר, אלא גם בעזרת טכנולוגיה חדשה ומשופרת.
ההבדל בין הליבות החדשות לליבת ה-Winchester הוא גדול מאוד טכנולוגית, וכהוכחה ניתן לראות את מהירויות השעון הגבוהות אליהן הגיעו מהנדסי AMD עם הליבות החדשות (2.8GHz), וכל זאת למרות שגם הליבות החדשות מיוצרות בתהליך יצור של 90nm.
השוני היחיד בין שתי הליבות החדשות הוא שמעבדי Athlon 64 המבוססים על ליבת ה-Venice מכילים זיכרון מטמון מרמה שנייה (L2 Cache) בגודל של 512KB, ואילו מעבדים המבוססים על ליבת ה-San Diego מכילים זיכרון מטמון מרמה שנייה בגודל של 1MB.
את השיפור הטכנולוגי של המעבדים ואת תוספת זיכרון המטמון, אפשר לראות בקלות במדרג הביצועים ש-AMD נותנת לדגמים האחרונים של מעבדיה, בהשוואה למעבדים הישנים יותר המבוססים על ליבת ה-Winchester בעלי אותה מהירות שעון. מעבד Athlon 64 3500+ המבוסס על ליבת ה-Winchester הוא בעל אותו תדר שעון כמו מעבד Athlon 64 3700+ בעל ליבת San Diego, תדר של 2.2GHz. כלומר, בצורה פשוטה, AMD בטוחים למדי שתוספת זיכרון המטמון לרמה השנייה ושיפור הליבה, שווים שיפור ביצועים משמעותי ביותר.
אולי כבר אז היה זה תחילתו של תהליך, אשר תופס תאוצה בימינו אלו, זניחת מרוץ התדרים, וחיפוש פתרונות טכנולוגיים לשיפור ביצועי המעבד.
עד כמה שאינטל ו-AMD לא ירצו להודות, הן הגיעו אל מחסום החום של המעבדים, דבר האומר שאי אפשר להגדיל את ביצועי המעבד בעזרת העלאת תדרים, מבלי לגרום לו להתחמם יתר על המידה.
נכון להיום, אינטל נעצרה קצת מתחת ל-4GHz. המעבד בעל התדר הגבוה ביותר של אינטל כיום הוא מעבד ה-Pentium 4 670 בעל תדר שעון של 3.8GHz. מעבד בתדר 4GHz היה גם כן בתכנון, אך בוטל, ואפילו גרסת הדגמה שלו לא ראתה אור, מה שמחזק את הטענה שאינטל תקועה מתחת ל-4GHz (אפילו מעבד ה-Pentium 4 Extreme Edition המהיר ביותר, עובד "רק" בתדר של 3.733GHz).
AMD נעצרה במעבד ה-Athlon 64 FX-57 הפועל בתדר של 2.8GHz. נכון להיום, זהו המעבד החד ליבתי הכי חזק שלהם, כאשר אנחנו לא יודעים בוודאות שהם אכן תקועים שם, שכן שום מעבד לא בוטל, והכל יצא מהמפעלים לפי מפת הדרכים.
בכל פעם שיוצאת ליבה חדשה לסדרת מעבדי ה-Athlon 64, מהנדסי AMD מפתיעים לטובה עם טכנולוגיית ייצור משופרת אותה הם כוללים.
לפני שנתחיל לדבר על מעבדי ה-Athlon64 שברשותנו במונחים של ביצועים נטו, ננסה להיכנס קודם לעובי הקורה, ולבדוק מה באמת איפשר ל-AMD להגדיל את מהירות השעון ואילו טכנולוגיות מאפשרות לשפר את ביצועי המעבדים מבלי להעלות את מהירות שעון המעבד.
תהליך ייצור המעבדים החדש של AMD מכיל בתוכו מספר טכנולוגיות ייצור מעניינות מעבר להקטנת תהליך הייצור ל-90 ננומטר, שהוא הישג בפני עצמו.
סיליקון על מבודד (SOI – Silicon on insulator)
הראשונה מבין הטכנולוגיות היא, בתרגום חופשי, סיליקון על מבודד (SOI – Silicon on insulator), טכנולוגיה אשר משמשת בייצור של כל מעבדי ה-Athlon 64.
מיקום שכבת הסיליקון שעל גבי השבב על גבי שכבה של תחמוצת סיליקון, מאפשר לטרנזיסטור שנמצא על אותו השבב להיות בעל קיבול חשמלי נמוך יותר ובעל מהירות מיתוג גבוהה יותר. התהליך מפחית את כמות המטען החשמלי שהטרנזיסטור צריך להעביר בעת תהליך המיתוג (כיבוי / הדלקה), מגביר את מהירות ההעברה (עד 15%) ומפחית את כמות האנרגיה המושקעת (עד 20%).
במילים אחרות, השבב, שמורכב ממיליוני טרנזיסטורים, בצורה מאוד פשוטה צורך פחות חשמל ובאותו הזמן מגיב קצת יותר מהר.
החדשות הרעות הן שתהליך הייצור של שבבים בעלי טכנולוגיית SOI הוא יקר יותר ובכך גם מייקר את התוצר הסופי, קרי המעבד אשר מגיע לצרכן.
DSL – Dual Stress Liner
הטכנולוגיה השנייה והחדשה יותר אותה מיישמת AMD בייצור המעבדים דומה לטכנולוגיית הסיליקון המתוח (Strained Silicon) של אינטל, אשר הוצגה יחד עם תהליך הייצור של 90 ננומטר שלהם, אך יעילה יותר. AMD ו-IBM פיתחו את הטכנולוגיה הזאת יחדיו ובפיהם היא נקראת Dual Stress Liner (ובקיצור – DSL).
הטכנולוגיה החדשה מאפשרת לכווץ או למתוח את שכבת מולקולות הסיליקון על גבי השבב בצורה סלקטיבית, וזה מתאפשר על ידי מיקום שכבת מולקולות הסיליקון מעל שתי שכבות סיליקון ניטריד (silicon nitride). סוגים מסוימים של טרנזיסטורים מתייעלים על ידי כיווצם וסוגים אחרים מתייעלים על ידי מתיחתם. הייעול בא לידי ביטוי בהתנגדות נמוכה יותר של הטרנזיסטור.
היתרון המשמעותי בטכנולוגיה של AMD ו-IBM הוא שהיא ישימה לשני סוגי הטרנזיסטורים (הן PMOS והן NMOS) וכל זאת מבלי להשתמש בגרסאות אקזוטיות יותר של סיליקון, כפי שאינטל עושה בטכנולוגיה שלה – דבר המייקר את תהליך הייצור ופוגע בתפוקה.
באופן פשוט יותר, הטכנולוגיה משנה את המאפיינים החשמליים של הטרנזיסטור כך שהזרם החשמלי עובר בו ביתר קלות. DSL מאפשרת לטרנזיסטורים להגיב עד 24% יותר מהר ולהפיץ פחות חום. כאשר בטרנזיסטורים המיוצרים בשיטת ה-Strained Silicon של אינטל, ניכר שיפור ביצועים של 15% עד 20% בלבד.
החלק החשוב יותר הוא שהטכנולוגיה החדשה היא לא רק יעילה יותר ועדיפה מזאת של אינטל, אלא גם אינה פוגעת בתפוקה הכללית של תהליך הייצור וגם אינה פוגעת בעלות הייצור.
הליבות החדשות, Venice ו-San Diego, הן הניסיון הראשון של AMD בשילוב שתי הטכנולוגיות יחדיו, SOI ו-DSL. הדבר מאפשר למעבדים להגיע למהירויות שעון גבוהות יותר ועדיין לא לפרוץ את מעטפת החום, כאשר צריכת החשמל של המעבד גם היא נשארת נמוכה. לפי AMD השילוב של הטכנולוגיות מאפשר למעבדים שיפור פוטנציאלי של כ-16% במהירות השעון למעבד הכי חזק דאז (שפעל במהירות 2.5GHz), מה שאומר הלכה למעשה מהירות שעון מקסימאלית של 2.8GHz.
