英特爾的移動領(lǐng)域節(jié)能之路

Einimi

自從第一臺筆記本電腦面世以來，功耗一度是筆記本電腦行業(yè)的陣痛。性能的提升伴隨著功耗的上漲，不但影響筆記本電腦的使用時間，而且由此產(chǎn)生的散熱，噪音和能源消耗也讓筆記本電腦背離了環(huán)保節(jié)能。節(jié)能與高性能，對以前的筆記本電腦來說就與臺式機一樣——天生的矛盾，不可兼得。

但是，廠商卻未曾放棄過在移動平臺環(huán)保節(jié)能化上的努力，而其中的典型代表就是英特爾公司。對于筆記本電腦行業(yè)來說，占據(jù)80％以上市場份額的英特爾無疑處于領(lǐng)導(dǎo)地位，筆記本電腦的發(fā)展史充滿英特爾的身影。而研究筆記本電腦發(fā)展道路中關(guān)于環(huán)保節(jié)能的腳印，英特爾正是最具有代表性的廠商，從早期的SpeedStep變頻技術(shù)到現(xiàn)在復(fù)雜的芯片工藝及各種智能，動態(tài)能耗調(diào)整技術(shù)，移動平臺的性能提高了不下10倍，功耗卻不增反降。羅馬不是一天建成的。筆記本電腦平臺的環(huán)保節(jié)能之路是如何展開的，其中哪些技術(shù)起到了關(guān)鍵性的作用，今天我們就來聊一聊。

節(jié)能先鋒——英特爾移動處理器的節(jié)能技術(shù)剖析

貫穿英特爾移動領(lǐng)域節(jié)能技術(shù)始終的是關(guān)于處理器的節(jié)能技術(shù)，從英特爾推出移動處理器開始，到目前的迅馳2階段，都伴隨著處理器節(jié)能技術(shù)。所以，我們就先來看看英特爾移動處理器上的節(jié)能技術(shù)。

節(jié)能開始萌芽——迅馳前的處理器節(jié)能技術(shù)

英特爾于1989年推出的80386SL／80386DL可以在不工作時切斷電源供應(yīng)，這幾乎是最原始的節(jié)能技術(shù)，1999年，英特爾又推出了SpeedStep節(jié)能技術(shù)，針對處理器的節(jié)能技術(shù)終于開枝散葉。采用支持該技術(shù)處理器的筆記本電腦能根據(jù)電源情況自動切換工作模式當(dāng)使用電源時，CPU開足馬力全速運行：而在電池模式下，系統(tǒng)能自動將CPU核心電壓和工作主頻調(diào)低一檔，達到降低功耗的目的。多數(shù)情況下，SpeedStep可以提高10％至20％的電池使用時間+節(jié)能效果非常顯著。后來英特爾又推出了增強型SpeedStep技術(shù)(Enhance Intel SpeedStep Technology，EIST)，這項技術(shù)能夠根據(jù)處理器需要在兩種性能模式之間實時進行電壓和頻率的動態(tài)切換，而不需要考慮此時電腦是通過電源還是電池供電。這種方式無疑更加貼合實際使用情況，具有較高的實用意義，處理器節(jié)能技術(shù)在這里完成了一個階段，并開始向更高階段進發(fā)。但是這個階段對于環(huán)保節(jié)能來說，還處于萌芽期，不管是節(jié)能效率還是應(yīng)用的普及程度都難以產(chǎn)生較大的影響。

節(jié)能智能化——迅馳時代的處理器節(jié)能技術(shù)

支持EIST的Pentium M處理器經(jīng)過兩代的發(fā)展，剩余價值已經(jīng)被榨得差不多了。而當(dāng)全新的65nm制程移動處理器出現(xiàn)時，我們也迎來了處理器節(jié)能技術(shù)的新階段。英特爾在65nm制程處理器上引入了Intelligent Power Capability(智能功率管理)技術(shù)，主要包括超精細的單元邏輯控制(UItra Fine Grained)與晶體管休眠(sleep Transistors)的組合+CPU核心與內(nèi)部總線，邏輯單元都采用可獨立控制的電源供應(yīng)，利用內(nèi)建的精細邏輯控制器獨立開關(guān)各運算單元，或者使其進入低功耗的休眠狀態(tài)，避免閑置時出現(xiàn)不必要的功耗浪費。通過該特性，可以智能地打開當(dāng)前需要的子系統(tǒng)，而其它部分則處于休眠狀態(tài)，大幅降低處理器的功耗及發(fā)熱。在最新的45nm制程處理器上，這一技術(shù)得到了更好的發(fā)揮。

雖然智能功率管理技術(shù)如日中天，但英特爾并沒有忘記當(dāng)年到處吃香的EIST技術(shù)。2006年，當(dāng)真·雙核Yonah核心處理器誕生時，EIST的改進版Dynamic Power Coordination(動態(tài)電源協(xié)調(diào))出現(xiàn)在了人們的視野之中。該技術(shù)同樣會根據(jù)應(yīng)用情況更改處理器電壓以及頻率達到節(jié)能的目的，但針對多核心架構(gòu)進行了優(yōu)化：當(dāng)空閑的系統(tǒng)讓處理器進，＼最低頻率模式LFM(Lowest Frequency Mode)時，Deep Power Down Technology會自動啟動，將核心1設(shè)為CO模式，核心2設(shè)為C2模式……若沒有其它動作就會執(zhí)行智能試探法，決定下面的休眠等級，以獲得最低的能耗。這個時候，更廣泛的應(yīng)用范圍與更高的節(jié)能效率使得筆記本電腦行業(yè)呈現(xiàn)出了倡導(dǎo)節(jié)能的風(fēng)向。

工藝與效率雙管齊下——迅馳2時代處理器節(jié)能技術(shù)

移動平臺節(jié)能技術(shù)的第三階段開始于酷睿2時代，這一階段，英特爾又帶來了Deep Power Down Technology也就是被稱為C-Staus的深度電源管理模式技術(shù)。C—Staus分為C1～C6六個檔次，可顯著降低閑置期間處理器的功耗，并有效防止晶體管漏電情況。Penryn核心處理器可支持至最高的c6模式，進入c6狀態(tài)之后，節(jié)電量將達到95％，平均功耗會降低到0.8W。不過進入該狀態(tài)和返回活躍狀態(tài)的能源損耗也會越高，耗費時間亦較長。新一代Penryn處理器支持自身降級功能，該功能采用智能試探法評估使用哪種C-Status模式以獲得最佳的能耗節(jié)省和較快的激活時間。通過Deep Power Down Technology技術(shù)，處理器節(jié)能技術(shù)的效果大幅度增加，0.8W的平均功耗是以前不可想象的，由此，處理器節(jié)能技術(shù)算是比較圓滿地畫上了一個階段性的句號。

值得一提的是，在移動處理器制造工藝的競爭上，英特爾用High-K Metal Gate高介電金屬柵技術(shù)卡住了競爭對手的脖子。這項技術(shù)首次應(yīng)用在新一代Penryn核心處理器系列中。相比65nm工藝，依靠High-K Metal Gate高介電金屬柵技術(shù)，45nm工藝提升了近2倍的晶體管數(shù)量，而其開關(guān)速度則提升了20％，特別是晶體管柵極漏電流的減少(只有傳統(tǒng)二氧化硅的1／5)不僅讓45nm工藝成為可能，TDP也依然維持在25W-35W。這項革新技術(shù)的運用，對生能的提升自不必說，維持較低的TDP更是為節(jié)能做出了貢獻。

革命性轉(zhuǎn)折——平臺化技術(shù)開花結(jié)果

雖然處理器節(jié)能技術(shù)是筆記本電腦節(jié)能技術(shù)的基礎(chǔ)，但是真正集大成者，卻是平臺化的節(jié)能技術(shù)。2003年3月，英特爾發(fā)布了全新的迅馳處理器技術(shù)，也就是迅馳一代。它以全新架構(gòu)的移動處理器Banias為核心，將節(jié)能與無線結(jié)合，突出了移動計算的優(yōu)勢。從這里開始，筆記本電腦以平臺化的方式開始了環(huán)保節(jié)能之旅，對核心部件的整體協(xié)調(diào)與規(guī)范，使得筆記本電腦的節(jié)能效率更上一個臺階。

2008年7月，英特爾發(fā)布了迅馳2處理器技術(shù)，除了Penryn核心處理器之外，這一代迅馳平臺的4系列芯片組也提供諸多節(jié)能技術(shù)，如對DDR3內(nèi)存的支持。DDR3內(nèi)存工作電壓為1.5V，在相同頻率下，相比DDR2的1.8V可降低30％的功耗，整機的TDP可降低25％。此外使用雙顯卡的G4x系列

芯片組還支持物理顯卡切換技術(shù)(Switchable Graphics)，能夠在獨立顯卡與集成顯卡之前快速切換，而不需要重啟。當(dāng)不需要獨立顯卡的高性能時，切換到集成顯卡可以一定程度降低功耗。內(nèi)存，顯卡。平臺化的節(jié)能技術(shù)終于突破了核心部件的局限，開始向筆記本電腦的主要部件進軍，這是筆記本電腦節(jié)能的新階段，也是筆記本電腦節(jié)能技術(shù)由核心部件的微平臺化走向真正平臺化的標志。

越走越強——技術(shù)調(diào)節(jié)市場

2009年，節(jié)能技術(shù)開始向更深層次進軍。6月，借著超便攜市場愈演愈烈的混亂狀況，英特爾終于找到了通過技術(shù)手段來調(diào)節(jié)市場的機會。而這一次它的法寶，就是CULV。憑借什么，CULV能夠?qū)靵y的超便攜市場進行調(diào)整呢?實際上，我們在之前已經(jīng)見過CULV的雛形了，那就是超低電壓版處理器的機型。沒錯，CULV正是以超低電壓版處理器為基礎(chǔ)的平臺，全稱為Consumer Ultra—Low Voltage(即消費級超低電壓版)是英特爾針對便攜筆記本電腦(11－13英寸)推出的產(chǎn)品。主要有L系列(主流性能，低電壓低TDP)，U系列(主流性能，超低電壓超低TDP)，此外還有小型封裝的SL和SU系列。ULV處理器與常規(guī)移動處理器大致相同，但其TDP卻降到了10—19W，而效能和性能卻遠遠高于Atom處理器，是筆記本電腦中節(jié)能降耗的排頭兵。除了優(yōu)秀的功耗控制之外，CULV的優(yōu)勢還在于封裝面積只有普通處理器的40％，能夠?qū)崿F(xiàn)更加輕薄的設(shè)計。

現(xiàn)在已經(jīng)有部分CULV的產(chǎn)品，譬如說5月份acer發(fā)布的Timeline系列；而且令我們欣喜的是，這些產(chǎn)品不僅具有輕薄的外觀與主流的性能，價格也處于相對較低的水平，這幾乎集合了所有令用戶心動的元素。在可以預(yù)見的未來，CULV或許會成為市場的新寵兒。而當(dāng)CULV大量占領(lǐng)市場的時候，這個以節(jié)能、便攜為訴求的家伙，將會直指大尺寸(10英寸以上)以上Atom機型的市場空間。如果CULV能夠通過優(yōu)秀的表現(xiàn)將用戶的注意力從11英寸以上的Atom機型轉(zhuǎn)移開，那么它將成為IT廠商通過技術(shù)創(chuàng)新而調(diào)節(jié)市場的首例。在可以預(yù)見的未來，筆記本電腦對于環(huán)保節(jié)能的貢獻不僅僅局限于通過研發(fā)的進步從技術(shù)層面上提高節(jié)能效率，還可以通過技術(shù)革新調(diào)節(jié)市場以達到節(jié)能目的。這是一個更深層次的演變，也是筆記本電腦領(lǐng)域節(jié)能技術(shù)的進化。

MC觀點從處理器節(jié)能技術(shù)，到平臺化節(jié)能技術(shù)，再到市場化節(jié)能技術(shù)推廣我們能夠看到英特爾的一次次進步。每一次的進步都是以技術(shù)的創(chuàng)新作為前提，都是以實際應(yīng)用和普及為標志，也都是以另一次技術(shù)創(chuàng)新與變革為結(jié)束。從中我們感受到了技術(shù)進步對于環(huán)保節(jié)能的卓越貢獻，而更多的，則是對整個筆記本電腦行業(yè)對節(jié)能高度重視的一種欣喜，“態(tài)度決定一切”確為至理。

從平臺化節(jié)能技術(shù)開始，筆記本電腦的環(huán)保節(jié)能在向著更高層次進發(fā)，愈發(fā)顯著的節(jié)能效率在性能與節(jié)能之間找到了良好的平衡點。隨著筆記本電腦的逐漸普及與節(jié)能技術(shù)的逐漸進化，整個筆記本電腦行業(yè)將對人類環(huán)保節(jié)能事業(yè)做出巨大貢獻是毋庸置疑的。

英特爾環(huán)保大事記

2000年，英特爾在移動處理器中率先推出SpeedStep技術(shù)。該項技術(shù)可以讓處理器根據(jù)用戶運行的程序和對處理能力的不同需求來加快或者放慢運行速度，從而最大限度地減少移動設(shè)備的電源消耗，延長電池的使用時間，降低整體能耗。

2003年。英特爾推出了迅馳處理器技術(shù)，筆記本電腦節(jié)能開始向平臺化發(fā)展。

2006年7月27日，英特爾發(fā)布了醋睿2雙核處理器+新產(chǎn)品在性能提升40％的同時功耗降低了40％。

2007年6月，英特爾聯(lián)合Google。戴爾，EDS，美國環(huán)境保護署等10多個企業(yè)與組織機構(gòu)，共同宣布發(fā)起綠色地球數(shù)字護航計劃(climate Savers Computing Intiative)。這環(huán)保聯(lián)合行動旨在通過為計算機和配件設(shè)定積極的，全新的高效節(jié)能目標，促進高能效計算機和電源管理工具的全球應(yīng)用，并達到節(jié)省能源，減少溫室氣體排放的目標。

2007年9月13日，英特爾聯(lián)合國內(nèi)其它13家中國電子信息產(chǎn)業(yè)骨干機構(gòu)發(fā)出“中國電子節(jié)能倡議書”，倡議號召各電子信息企業(yè)節(jié)能減排，大力研發(fā)，采用和推廣電子節(jié)能新技術(shù)、新產(chǎn)品。

2007年11月12日，英特爾發(fā)布了16款采用45nm High-K金屬柵極技術(shù)的服務(wù)器及高端PC處理器。這些處理器產(chǎn)品不僅有效減少了能源消耗，而且還在處理器的封裝中棄用了危害環(huán)境的鉛元素。

2009年4月，英特爾連續(xù)第二年在美國環(huán)保局(EPA)公布的年度綠色能源購買排行中名列第一，他們在美國的工廠在上一年度購買了超過10億千瓦時的綠色能源，占公司總能源消耗的47％，相當(dāng)于13萬戶美國家庭的年用電量，貢獻了五十強總量中的11.8％。