英特尔处理器节能技术

关键词： 英特尔 节能技术 英特尔处理器

　　微处理器由大量的晶体管组成，晶体管的工作需要消耗电能，一些新型微处理器的最大功率超过了百瓦。若功耗和发热影响到处理器的正常运行，就需要采用节能技术。

　　英特尔在1994～1997年先后开发了VoltageReduction（自动降压）、ClockGating（自动频率调整）、QuickStart（在处理器空闲时自动进入休眠状态）等笔记本电脑处理器专用节能技术，并且在1999年开发了集以上三种技术之大成的SpeedStep技术。

　　SpeedStep技术能使处理器在两种工作模式之间自动切换，即接电状态时的最高性能模式和电池状态时的电池优化模式。采用SpeedStep技术的处理器为笔记本电脑带来性能的革新，无论是AC供电运行，还是使用电池，笔记本电脑均能达到最佳性能。SpeedStep系统主要由自动电源识别系统和自动电压调整系统组成，其中包括系统BIOS、终端用户接口软件、切换开关控制ASIC和芯片组。当笔记本电脑运行在电池优化模式时，处理器的电压为1.35伏，频率为500MHz，此时，将笔记本电脑接到交流电源，在很短时间内，自动电源识别系统和自动电压调整系统将使处理器的电压自动增加到1.6伏，频率按处理器的不同而分别提高到600MHz或650MHz。增强型SpeedStep技术能提供更多的频率档次，包含从最低频率模式（LFM）到最高频率模式（HFM）的多个性能模式，可根据处理器的需求，在多个性能模式之间实时动态切换电压和频率。

　　增强型应变硅技术（Strained Silicon）也能降低处理器功耗。该技术的原理是将硅的晶体拉伸，这样沿拉伸方向电子的迁移率就会提升，导致电阻减小。在MOS管的栅极下沟道处的硅做成拉伸的“应变硅”，当MOS管打开时，电流就会更顺利地沿拉伸方向在源极和漏极之间流动，速度也能更快，向衬底分散的漏电流就会相应减少。这样一来，发热量和能耗都会降低，加速晶体管内部电流的通过速度，运行速度得以提升，从而使晶体管获得更出色的效能。

　　此外，在半导体材料方面，英特尔使用了高K值材料技术来避免漏电效应。在处理器的不同晶体管之间需要良好的绝缘，以避免电流泄漏的问题。在90纳米工艺之前，这个问题并不严重，因为晶体管之间有较长的距离。但转换到90纳米工艺之后，不同晶体管的间距变得非常短，电流泄漏现象变得异常严重。英特尔采用高K值的氧化物材料来制造晶体管的栅极——英特尔称之为“高K栅电介质”（High K gate Dielectric）。这种材料对电流的阻隔效果可以达到二氧化硅的10000倍，电流基本被阻断，这样就可以在绝缘层厚度降低到0.1纳米时还能有良好的隔绝效果。（谢文砚）