Нынешний интерес к этим двум компаниям обусловлен тем, что ARM будет использовать планарную 22-нм технологию, тогда как Intel – трехзатворную. Для того чтобы понять, действительно ли эта технология обеспечит Intel значительные преимущества, следует ответить на следующие вопросы.

• Intel заявила о том, что 22-нм транзисторы с тремя затворами потребляют на 50% меньше энергии, чем 32-нм планарные транзисторы. Но какова экономия при сравнении 22-нм трехзатворных транзисторов с 22-нм планарными?
• Какое количество энергии экономит микропроцессор с использованием 22-нм трехзатворных транзисторов, по сравнению с планарным 22-нм процессором?

Попробуем ответить на эти вопросы.

Расчет на уровне транзистора

На брифинге для прессы Intel показала вольтамперные характеристики транзисторов (см. рис. 1). Из них видно, что 22-нм трехзатворный транзистор потребляет на 140 мВ меньше, чем 22-нм планарный транзистор. Кроме того, 22-нм трехзатворный транзистор потребляет на 50% меньше по сравнению с 32-нм планарным транзистором, однако эта разница уменьшается до 19% в случае с 22-нм планарным транзистором.

Рис. 1. Характеристики транзисторов из пресс-релиза Intel

Расчет на уровне кристалла

Для моделирования работы микропроцессоров воспользуемся симулятором IntSim.

Исследуем 1-ГГц логическое ядро на базе 22-нм планарных транзисторов и 22-нм транзисторов с тройным затвором. Поскольку Intel представила только относительные показатели производительности транзисторов, за основу расчета были взяты цифры из плана ITRS (International Technology Roadmap for Semiconductors) этой компании.

Результаты симуляции IntSim представлены на рисунке 2.

Рис. 2. Оценка экономии энергии с помощью IntSim

• Уменьшение питания на 140 мВ позволяет снизить мощность синхронизации и мощность потерь на разводке.
• Значение запускающего резистора, пропорциональное отношению напряжения питания к управляющему току, снижается при использовании трехзатворного транзистора. Следовательно, при той же производительности управление емкостью монтажа упрощается, и уменьшаются размеры затворов. Вкупе с перечисленными выше преимуществами логические затворы дают выигрыш в потреблении энергии в 28%.
• Мощность потребления повторителей снижается на 32% за счет более совершенных характеристик транзисторов.

Таким образом, при использовании трехзатворных транзисторов потребляемая мощность снижается примерно на 28%.

Шансы Intel в противостоянии с ARM

Осталось понять, сможет ли новая технология помочь Intel в противостоянии с ARM? Скорее всего, нет. Рассмотрим все «за» и «против»:

• технология ARM получила широкое распространение на рынке мобильных устройств. Известно, что замена популярной технологии или продукции на рынке происходит в очень редких случаях;
• в микропроцессорах x86 компании Intel используется архитектура CISC. В процессорах ARM применяется RISC-архитектура, у которой более высокая производительность в расчете на единицы мощности для мобильных устройств, чем у CISC. Сможет ли х86 сократить этот разрыв?;
• кристаллы Intel на одно поколение опережают кристаллы ARM. Это весомое преимущество.
• кристаллы ARM, как правило, производятся на фабриках стран Дальневосточного региона. Известно, что изготовление продукции с применением одной и той же технологической нормы на фабриках в Тайване на 20–50% дешевле, чем в США. В прошлом эта разница не сказывалась на конкуренции между Intel и ее единственным соперником – компанией AMD, у которой имеется дорогостоящее производство в Европе. В случае с ARM различия в стоимости могут оказать решающее значение;
• поставщиков кристаллов ARM значительно больше, чем х86. Потребителю нравится конкуренция, которая ведет к снижению цен на продукцию;
• какой компании первой – Intel или ARM – удастся внедрить в массовое производство такие прорывные технологии как объемный монтаж DRAM-логики и монолитные 3D-микросхемы? Эти технологии позволят еще снизить потребление и размеры кристаллов, а также увеличить их производительность;
• у Intel больше ресурсов, чем у разработчиков экосистемы ARM. Это обстоятельство нельзя недооценивать, когда проекты обходятся в 100 млн долл., фабрики стоят 5 млрд долл., а на разработку производственной технологии затрачиваются миллиарды долларов;
• обеспечит ли Microsoft поддержку ARM-ядер операционной системой Windows 8? Как скоро это произойдет? Это важный вопрос для рынка ноутбуков и нетбуков, но не смартфонов.

Вывод: технология трехзатворных транзисторов – большое инженерное достижение, но оно едва ли сыграет определяющую роль в противостоянии между Intel и ARM.