Первый раз мне удалось побывать на IDF пару лет назад. За это время он успел перебраться из сердца Силиконовой долины — Сан-Хосе в высотный Сан-Франциско. Я опасался, что на этот раз новостей будет меньше: как-то менее охотно Intel открывает свои планы на будущее (точнее, открывает, но период, на который дается прогноз, сокращается), да и время проведения форума сократилось на день. Но я ошибся, меня просто смыло потоком информации (в близкорасположенный Тихий океан).

Фундаментальные открытия

Прежде чем перейти к процессорам, памяти и прочим комплектующим, поговорим о мелком и далеком. Об открытиях, результаты которых мы увидим только в будущем.

В нулевой день IDF (есть и такой, видимо, в три дня всю информацию никак не впихнуть) доктор Марио Паниссиа, директор научной лаборатории Intel по фотонике, доложил о создании непрерывного лазера на основе кремния. Детальное описание потребует отдельной статьи, однако не могу удержаться, чтобы не сказать хотя бы несколько слов. Помните, за что Жорес Алферов получил Нобелевскую премию в 2000 г.? За исследования физики полупроводников на базе германия, широко использующихся в лазерах, например в оптических накопителях. Вся телекоммуникационная отрасль существует благодаря его открытию. Еще один исторический экскурс: в 70-е годы многие считали, что кремний доживает последние дни и следующие поколения транзисторов создадут на базе арсенида галия и германия — более дорогих веществ, но обладающих лучшими характеристиками.

Что же сделали Паниссиа с подручными? Они создали непрерывный лазер на кремнии. Чувствуете, фактически повернули прогресс назад. Позвольте напомнить, что в лазере свет от лампы накачки переводит электроны в активной среде на возбужденные уровни, а переходя обратно, они порождают почти монохроматическое излучение. Современные лазеры способны безжалостно резать сталь или бережно передавать информацию по волоконно-оптическим кабелям. Однако обычно материалом для активной среды служат дорогие вещества. Ранее использованием эффекта Рамана (в нашей литературе традиционно называется комбинационным рассеянием) создавали импульсные лазеры с кремнием как активной средой. Научная группа Паниссиа пропустила свет накачки через расположенный перпендикулярно обычный транзистор, разработанный по технологии «кремний на изоляторе». В этой самой подложке обеспечили постоянное электрическое поле, что позволило создать лазер непрерывного действия. Теперь открыта дорога к появлению не электрических, а оптических соединений компонентов в микросхемах и на платах. Пока работа не вышла за стены лаборатории: предстоит еще решить проблемы с коммутацией оптического сигнала, и кроме того, не очень удобно применение внешнего источника света в качестве лампы накачки.

Помню, как два года назад «выкручивал руки» Фрэнку Спиндлеру, вице-президенту Intel: что ждет нас после кремния — арсениды, нанотрубки, биотехнологии? Тогда Фрэнк не дал четкого ответа. Но, видимо, теперь индустрия прошла достаточный путь, чтобы из-за горизонта показались новые вещества. Паоло Джарджини, директор Intel по стратегиям в технологиях, нарисовал следующую картину.

Сначала о полупроводниковых транзисторах. Кремний еще послужит верой и правдой до 22-нм техпроцесса. Меньше 20 нм планарный транзистор сделать можно только теоретически, но размером не менее 5 нм. Все, меньше невозможно. Хотя примерно то же самое говорили в 70—80-х гг. ХХ в., но теперь ограничения накладываются уже на атомарном уровне. В отличие от электрических сигналов, здесь не обойдешься очисткой кремния и присадками — размер атома не поменяется. Для повышения эффективности планируется сделать затвор транзистора сначала трехмерным, а в перспективе и вовсе окружить им канал. В результате поле от затвора будет равномернее, а значит, он быстрее и «аккуратнее» закроет-откроет канал. Пока при создании таких конфигураций возникают затруднения с литографическим процессом, но появление по крайней мере трехмерных затворов все-таки неизбежно.

Следующим шагом может стать применение нанотрубок в качестве материала для элементов транзистора и межсоединений. Напомню, что нанотрубки состоят большей частью из углерода. (По химическому составу транзисторы становятся ближе к нам.) Небольшой размер позволит достичь миниатюризации транзистора, недоступной для кремния, — менее 20 нм. В качестве межсоединений они, возможно, понадобятся уже при 22-нм техпроцессе, так как медь будет иметь слишком большое сопротивление. (Сопротивление медного кабеля возрастает пропорционально уменьшению его толщины, а сопротивление нанотрубок не зависит от их размера, только важно суметь создать углеродную молекулу заданного диаметра.) При работе с нанотрубками литография, естественно, уже неприменима, и будут задействованы процессы самоорганизации органической материи. (Об их применении российскими учеными см. «Мир ПК», № 1/01.) Годы покажут, оправдается ли прогноз Джарджини.

Двухъядерные бомбы

Платформа Napa

Компания Intel серьезно взялась за дело. Показав прототип двухъядерного процессора на день позже своего конкурента, она первой официально анонсировала эти устройства. Теперь серия Pentium D (кодовое название — Smithfield) и 3,2-ГГц модель Pentium Extreme Edition 840 навечно войдут в историю х86-процессоров. В продаже они появятся во втором квартале 2005 г. Пока же по информации, которую рассекретила Intel, они похожи с точностью до технологии Hyper-Threading, отсутствующей у Pentium D, кроме того, у Pentium XE частота системной шины 1066 МГц. У них совпадают и размер, и число транзисторов. Видимо, блоки, отвечающие за HT в Pentium D, просто отключены, дабы не продавать его так же дорого, как Pentium XE 840. Процессоры требуют разных наборов микросхем, так что на уровне систем отличия более существенны. Только представьте себе: ПК на Pentium XE 840 воспринимаются ОС как четырехпроцессорные! Просто сервер, а не ПК! У обоих ЦП пара структурно раздельных ядер заключена в единую упаковку, 2-Мбайт кэш второго уровня жестко разделен пополам между ядрами, техпроцесс — 90 нм, поддерживаются технологии EM64T (64-разрядные вычисления) и XD-bit (защита от вирусов, переполняющих буфер).

Семейство Itanium также получит свой двухъядерный процессор уже в четвертом квартале этого года. Сейчас он известен под кодовым названием Montecito и знаменит тем, что будет иметь 1,72 млрд. транзисторов. Из характеристик отметим 24-Мбайт кэш, коррекцию ошибок в нем, поддержку технологий виртуализации ресурсов, усовершенствованное энергосбережение, 90-нм техпроцесс. Интересно, что здесь компоненты ядер более перемешаны, в отличие от Smithfield, внутри опять-таки единой упаковки.

Чтобы поразить пользователя обилием выбора (а на самом деле из соображений повышения эффективности), двухъядерные серверные процессоры Xeon будут иметь третий вид упаковки — два отдельных кристалла на одной процессорной подложке. Paxville, выполненный по 90-нм техпроцессу, относится к семейству Xeon MP, а Dempsey (просто Xeon) сделают уже по 65-нм технологии. Оба поддерживают технологии ЕМ64Т и XD-bit. Кроме того, Dempsey станет первым х86-процессором с виртуализацией ресурсов, технологии iAMT и др. (подробности ниже). Их появление ожидается в первом полугодии 2006 г.

Не останутся забытыми и ноутбуки. В начале 2006 г. выйдет новая модернизация платформы Centrino — Napa. Она включает двухъядерный процессор Yonah (два ядра в одной упаковке, 65-нм техпроцесс), набор микросхем Calistoga и беспроводной адаптер Golan (улучшенная поддержка мультимедиа, усовершенствованное энергосбережение).

Экосистема внутри ПК

Конечно, процессорами дело не ограничилось. Известно, что для Pentium D предлагается набор микросхем Intel 945, а для Pentium XE 840 — Intel 955 Express. Одна из известных особенностей логики 955Х — поддержка 667-МГц памяти типа DDR2, этот тип памяти набирает обороты. Что касается остальных процессоров, то подробности о предусмотренных для них наборах микросхем станут известны ближе к официальному анонсу, только о Paxville сообщается, что он будет работать с системной логикой E8500. В 2006 г. планируется введение технологии виртуализации (Vanderpool) для всех серверных систем.

Память давно числят в отстающих по частоте. Поэтому баланс между потребностями в ней и возможностями пропускной способности обеспечивается за счет такой технологии, как двухканальный доступ. Примерно через два года планируется ввести новый тип модулей — FB-DIMM (Fully Buffered DIMM, полностью буферизованная память). Ранее регистровую память зачастую называли буферизованной, но путаницы не было, поскольку оба термина обозначали модули с дополнительной микросхемой, в которой хранились контрольные суммы и адреса. В памяти нового типа в той же микросхеме будут храниться и данные, что должно повысить производительность при работе с памятью.

В информационном эфире

Мобильные и карманные устройства, использующие компоненты Intel

Хотя теория эфира и оказалась несостоятельной, при перечислении беспроводных соединений, рассмотренных на весеннем IDF-2005, невольно вспомнилась красивая гипотеза о мировом эфире, овевающем Землю.

Во-первых, популярный уже Wi-Fi. Дальнейшим его развитием станет протокол 802.11n со скоростью передачи данных до 200 Мбит/с. Правда, он задействует диапазоны, используемые как протоколом 802.11g, так и .11a. Так что в России надо сначала дождаться сертификации беспроводных устройств с несущей частотой 5 ГГц. Впрочем, стандарт обещают к 2007 г., а значит, достаточно большие шансы успеть, а копирование информации должно ускориться в 5 раз. Дело в том, что наряду с расширением диапазона разработчики усовершенствовали протокол, подняв эффективность его работы до 50%. (Утверждается, что у .11g она менее 20%.)

Во-вторых, Wi-Max, о котором мы подробно писали («Мир ПК», № 2/05). Ожидается, что в течение года число проектов с его использованием возрастет в 5 раз (с 15 до 75). Сроки встраивания в мобильные устройства будут зависеть не только от прогресса в миниатюризации микросхем, но и от заинтересованности пользователей в этом.

В своей статье об IDF-2003 (см. «Мир ПК», № 4/03) я уже писал об идее создания mesh-сетей, в которых сигнал передается на большое расстояние, используя промежуточные точки доступа и адаптеры окружающих ноутбуков, что дает существенную экономию энергии. Сейчас беспроводной протокол для эстафетной передачи данных оформился в виде стандарта 802.11s, его ратификация ожидается в 2007 г.

На этом форуме, в отличие от прошедшего два года назад, Intel уделила большее внимание протоколу Bluetooth. Не будучи его создателем, компания отмечает, что разработала технологию, позволяющую избежать помех между «синезубыми» передатчиками и адаптерами Wi-Fi. Тем не менее свой стандарт ближе к телу — в рамках проекта широкополосной связи на небольшие расстояния (UWB, Ultra Widе Band) американская корпорация подготовила стандарт Wireless USB, обеспечивающий передачу данных на 10 м со скоростью до 480 Мбит/с. Ожидается, что его примут в ближайшее время. Таким образом, адаптеры Wireless USB смогут полностью реализовать возможности беспроводного подключения обычных устройств USB 2.0.

К сожалению, заметки слишком коротки, чтобы подробнее рассказать обо всем, что происходило на IDF, и потому отложим детали на следующие номера.

631