Review: Intel Core i7-3770K (Ivy Bridge)

Η Intel, ανακοίνωσε την 3η κατά σειρά γενιά επεξεργαστών Core, οι οποίοι βασίζονται στην αρχιτεκτονική Ivy Bridge.

Η νέα γενιά επεξεργαστών διατηρεί πολλά κοινά στοιχεία σε σχέση με την προηγούμενη γενιά (Sandy Bridge) αλλά φέρνει μαζί της και νεωτερισμούς που για πρώτη φορά συναντούμε σε επεξεργαστές παραγωγής, όπως τα tri-gate transistors και την κατασκευαστική μέθοδο των 22nm.

Μοντέλο tick-tock

Αρκετά χρόνια η Intel, ακολουθεί το μοντέλο “tick-tock” όσο αφορά στα προϊόντα επεξεργαστών που παρουσιάζει. Κάθε “tick” αποτελεί μετάβαση σε μία νέα κατασκευαστική μέθοδο (die shrink), με όλα τα πλεονεκτήματα που αυτό συνεπάγεται (σχετικά υψηλότερη απόδοση, χαμηλότερη κατανάλωση, μικρές βελτιώσεις στην αρχιτεκτονική και σε χαρακτηριστικά) ενώ κάθε “tock” αντικατοπτρίζει την μετάβαση σε μία ολοκαίνουρια αρχιτεκτονική, που ως επί το πλείστον σημαίνει σημαντικές αλλαγές σε θεμελιώδη πολλές φορές δομικά στοιχεία, μεγάλα βήματα προόδου όσο αφορά στην απόδοση και νέα χαρακτηριστικά και δυνατότητες.

Στο “tick” συμπεριλαμβάνονται οι επεξεργαστές αρχιτεκτονικής Ivy Bridge, και όχι στο “tock”. Ουσιαστικά δεν έχουμε να κάνουμε με επεξεργαστές πολύ διαφορετικούς σε σχέση με εκείνους της αρχιτεκτονικής Sandy Bridge, ούτε παρατηρούμε κάποιο μεγάλο άλμα στις επιδόσεις τους.

Αποτελούν πάντως ένα σημαντικό βήμα μπροστά σε σχέση με την προηγούμενη γενιά, αφού παρουσιάζονται βελτιωμένοι σχεδόν σε όλους τους τομείς "clock-to-clock", αν και εκεί που θα λέγαμε ότι έχει σημειωθεί μεγαλύτερη πρόοδος είναι στον τομέα της iGPU (ενσωματωμένου υποσυστήματος γραφικών) και λιγότερο στον τομέα του επεξεργαστή γενικής χρήσης. Βεβαίως, υπήρξαν και μειονεκτήματα... εκπλήξεις που δεν τα περιμέναμε.

Τρισδιάστατο τρανζίστορ

Ο πλέον εντυπωσιακός νεωτερισμός που εισαγάγουν οι νέοι επεξεργαστές αρχιτεκτονικής Ivy Bridge, είναι αναμφισβήτητα οι “τρισδιάστατες πύλες τρανζίστορ”. Ένας σύγχρονος επεξεργαστής ενσωματώνει στο εσωτερικό του δισεκατομμύρια μικροσκοπικούς διακόπτες, που επιτρέπουν ή όχι την ροή ηλεκτρικού φορτίου, και αποτελούν τα βασικά στοιχεία της δομής του. Η εξέλιξη της απόδοσης ενός τρανζίστορ, που εφευρέθηκε πριν από περίπου 50 χρόνια, δεν αφορά μόνο στα δομικά υλικά (πυρίτιο, γερμάνιο κ.α) αλλά και στον τρόπο κατασκευής τους.

Η Intel, εφευρέτης των επεξεργαστών x86, προχώρησε ένα βήμα παραπέρα στην εξέλιξη των μικροσκοπικών αυτών διακοπτών, χρησιμοποιώντας μία νέα επαναστατική μέθοδο για την κατασκευή τους, χρησιμοποιώντας τρισδιάστατη δομή. Η τρισδιάστατη αυτή δομή του τρανζίστορ, έχει άμεση σχέση με την κατασκευαστική μέθοδο των 22nm (νανομέτρων). Ένα νανόμετρο αποτελεί το ένα δισεκατομμυριοστό του μέτρου, για όσους θέλουν να αποκτήσουν μία σχετική εικόνα για τα μεγέθη στον μικρόκοσμο της κατασκευής επεξεργαστών. Η τεχνολογία Tri-Gate δεν είναι νέα, αφού η Intel είχε αποκαλύψει δημοσίως την πρόθεση της να κατασκευάσει τέτοιου είδους τρανζίστορς από το 2002. Η κατασκευή τους ωστόσο, χρειαζόταν να έρθει σε συνάρτηση με άλλους παράγοντες όπως με την κατασκευαστική μέθοδο ενώ πιθανόν να έπρεπε στο μεταξύ να εφευρεθούν νέες τεχνικές αλλά και νέα υλικά.

Τα τρισδιάστατα τρανζίστορς τεχνολογίας Tri-Gate αποτελούν μία θεμελιώδη απόκλιση από την δύο διαστάσεων επίπεδη δομή τρανζίστορ. Τα τρανζίστορ δισδιάστατης, συμβατικής δομής που αποτελούν τα θεμελιώδη συστατικά της λειτουργίας των μικροτσίπ που τροφοδοτούν επί δεκαετίες όχι μόνο τους υπολογιστές και τα κινητά τηλέφωνα ή τα ηλεκτρονικά είδη ευρείας κατανάλωσης, αλλά και τα ηλεκτρονικά συστήματα ελέγχου των αυτοκινήτων και από τα διαστημικά οχήματα έως τις οικιακές συσκευές και τα ιατρικά μηχανήματα και χιλιάδες άλλες ηλεκτρονικές και ηλεκτρικές συσκευές που χρησιμοποιούμε καθημερινά.

H διατήρηση της συνέχειας του Νόμου του Moore γίνεται ακόμα πιο σύνθετη με την 22nm γενιά επεξεργαστών τύπου Ivy Bridge, που είναι και οι πρώτοι αυτού του είδους στην αγορά. Οι ερευνητές της Intel, το 2002 εφηύραν αυτό που ονομάζεται τρανζίστορ Tri-Gate, και το οποίο ονομάστηκε έτσι για τις τρεις πλευρές της πύλης τρανζίστορ. Το 3-D τρανζίστορ Tri-Gate είναι η επανεφεύρεση του τρανζίστορ σύμφωνα με την Intel.
Η παραδοσιακή "επίπεδη" δύο διαστάσεων πύλη transistor αντικαθίσταται με μια απίστευτα λεπτή τρισδιάστατη φλοίδα πυριτίου που στέκει κατακόρυφα πάνω από το υπόστρωμα πυριτίου. Ο έλεγχος της ροής του ρεύματος επιτυγχάνεται με την εφαρμογή μίας πύλης σε κάθε μία από τις τρεις πλευρές της φλοίδας (fin, πτερυγίου) πυριτίου - δύο σε κάθε πλευρά και ένα στο επάνω μέρος - και όχι μόνο μίας, στην κορυφή, όπως συμβαίνει στα σημερινά επίπεδα δισδιάστατα τρανζίστορς που συναντήσαμε σε όλους τους επεξεργαστές της Intel, έως τους επεξεργαστές αρχιτεκτονικής Sandy Bridge ή σε ανταγωνιστικά προϊόντα μαζικής παραγωγής.

Ο πρόσθετος έλεγχος επιτρέπει την όσο το δυνατόν μεγαλύτερη ροή ρεύματος όταν το τρανζίστορ είναι σε κατάσταση "on" (για υψηλότερη δυνατή απόδοση), και όσο πιο κοντά στο μηδέν γίνεται όταν βρίσκεται σε κατάσταση "off" (για να ελαχιστοποιηθεί η κατανάλωση ισχύος που αποτελεί συνέπεια της διαρροής ηλεκτρονίων από το πλέγμα), ενώ παράλληλα επιτρέπει στο τρανζίστορ να μεταβαίνει πολύ γρήγορα μεταξύ των δύο καταστάσεων “on” και “off” πολύ πιο γρήγορα από ότι στο παρελθόν (και πάλι, με πλεονέκτημα την αύξηση της απόδοσης).