羿龙再生：Phenom Ⅱ处理器技术解析
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在处理器的频率提升达到瓶颈后，厂家只有通过多核心来再次提高处理器的性能，然而在小小的处理器中要内嵌双核、三核甚至四核，必须要通过先进的制程工艺才行。同时在性能提高时，巨大的功耗也是摆在多核处理器面前的严峻问题，因此使用更先进的制程工艺迫在眉睫。在Intel率先推出45nm制程工艺处理器的一年后，AMD的相应产品Phenom Ⅱ也“千呼万唤始出来”，至此，处理器吹响了全面向45nm演变的号角。AMD是同时能供应处理器、芯片组（主板）以及图形核心（显卡）三大PC核心配件的芯片厂家，它的新处理器必然吸引业界的关注，下面我们就来看看Phenom Ⅱ中的新技术特点。
一、45nm制程的重要性
继AMD发布代号为Shanghai（“上海”）的Opteron系列处理器后，在2009年1月8日，采用了相同制程工艺的新一代桌面级四核Phenom Ⅱ处理器也展现在我们面前，当然它们最引人注目的地方还是在于采用了45nm制程工艺。
我们先从数字上直观地感受45nm制程工艺所带来的进步：65nm的Phenom处理器的核心面积为285平方毫米，晶体管数量为4.5亿个，而45nm的Phenom Ⅱ处理器的核心面积缩小为258平方毫米，但晶体管数量却增加到7.58亿个。得益于45nm制程工艺，Phenom Ⅱ处理器在继承了前代Phenom处理器微架构的同时得到了诸多改良，解决了Phenom发热量、功耗控制不理想的问题，能大幅提升性能，从而获得更好的能耗比。据测试数据表明，Phenom Ⅱ 940的实际功耗比超频至3.0GHz的Phenom 9950在系统满载和待机时分别降低约90W和23W。
我们知道，制程技术是实现处理器的微架构以及时钟频率和缓存容量等规格指标的基础。它实际上是指集成电路中晶体管之间连接线的宽度，它的先进程度是处理器技术能不断向前发展的原动力。制程工艺的精度越高，意味着在同样大小面积的芯片中，可以拥有密度更高、功能更复杂的电路设计，性能自然就越高。
二、全新的内部设计
通过与IBM的合作开发，AMD早在90nm制程工艺中便已经采用了它们的应变硅技术（DSL，Dual Stress Liner）及绝缘体上硅技术（SOI，Silicon on Insulator），而在新的45nm制程工艺中，AMD将该技术升级为第四代应变硅技术（Fourth-generation Strained Silicon）。综合以前技术的优势特点，该技术利用硅锗、双应力应变硅以及应变记忆技术，优化晶体管内部原子之间的距离，有效地提高晶体管的开关速度和电源效率。可将N型和P型晶体管的驱动电流分别提高80%和24%，进一步提高两种晶体管的性能，从而可以制造出工作频率更高、功耗更低的成品处理器。
在AMD 45nm制程工艺中值得关注的还有最新的沉浸光刻技术（Immersion Lithography）。与传统的干式光刻技术相比，它的漏电率更低，可以提高制造能力，能使处理器频率提高更为容易，同时功耗得到明显改善。
三、升级优化技术
Phenom Ⅱ除了采用45nm制程工艺以提升性能之外，它本身还具备一系列优化技术，如改良的DDR3内存控制器、更大的缓存容量、AMD内存优化以及Cool ‘n’ Quiet 3.0节能技术等，值得我们关注。
1.DDR3内存控制器
从K8架构开始，AMD就在处理器中加入了内存控制器，以实现“点对点”的直连架构，从而加速核心和核心之间、处理器和内存之间的指令传输。Phenom Ⅱ也沿用了这种架构，更先进的是，它集成的内存控制器可以支持DDR2和DDR3内存，为支持DDR3内存的平台做好了准备。同时通过两个独立内存控制器，支持Ganged Mode与Unganged Mode两种双通道模式，能大幅降低延迟，进一步优化内存性能。在Phenom Ⅱ中，SSE执行单元被扩充为128bit，一级缓存和SSE寄存器之间的带宽、二级缓存和内存控制器之间的带宽都被相应提高，从而实现更好的宽浮点加速，解决性能瓶颈问题。
2.更大的缓存容量
早在上一代Phenom中AMD就增加了共享式三级缓存，它使处理器核心能够不需要访问内存就可快速共享信息，从而提高处理器的性能。为了获得更好的性能，在保持一二级缓存容量不变的情况下，Phenom Ⅱ的三级缓存容量得到增大，由Phenom的2MB增加到了6MB。而二三级缓存之间还进行了优化，有效减少二级缓存的存取延迟，可更快速地访问三级缓存的共享数据。这就使得Phenom Ⅱ的缓存性能得到进一步提升，不仅可以更好地满足多任务并行的需要，而且对单任务的执行也有着较大积极作用，尤其在3D应用方面。利用和增大三级缓存容量已经成为目前AMD主流处理器发展的趋势。
3.有效的节能技术
升级制程工艺最终目的是为了提升性能降低功耗，其实在Phenom Ⅱ中还有不少成熟的节能技术，功耗有非常明显的改善。其中Cool‘n’ Quiet（凉又静）技术是一项动态节能管理技术，这项技术可以智能检测处理器实时的工作状态和负载情况，通过动态能耗管理自动调整处理器的频率，从而降低处理器的功耗。Phenom Ⅱ最新的3.0技术相比上一代2.0技术，能在高负载状态下减少30%～40%的能量消耗；在低负载状态下减少50%的能耗；在休眠状态下减少40%～50%的能耗，并兼容能源之星5.0标准。
在Phenom Ⅱ中还采用了CoolCore技术，它是通过关闭处理器中暂时不需要使用的部分工作电路来降低功耗，特别是在电脑工作负载不高的时候，系统就可以更有效地降低功耗和发热量。同时，处理器中的每个核心功耗又可以被单独控制。独立动态核心技术让每个核心根据特定应用的性能需求来调整时钟频率。在供电方面，Phenom Ⅱ采用了独立供电的方式，根据不同应用的需要，双动态电源管理技术可分别为CPU核心和内存控制器提供不同的电压，它可以减少处理器在休眠状态下约50%的功耗。
四、良好的兼容性
这次Phenom Ⅱ采取了循序渐进的升级策略，最早上市的Phenom Ⅱ处理器采用的是AM2+接口，它不但兼容AM2和AM2+接口主板，而且适用于随后发布的具备相同针脚的AM3接口主板。这样用户可以不需要更换主板，只是更新主板BIOS，即可升级使用新处理器，这不但可以大大加快Phenom Ⅱ的普及速度，同时也减少了用户在更换主板方面的开销。同时，虽然Phenom Ⅱ支持DDR3内存，但仍有很多用户正在或将要使用性价比更高的DDR2内存，凭借内建DDR2和DDR3两组内存控制器，Phenom Ⅱ让用户可以自由选择，这也节约了内存的支出。也就是说Phenom Ⅱ搭配内存、主板的灵活性相当高，因而可以组建性价比更高的平台，同时还有更大的升级潜力。
值得一提的是，AMD推出的第二代“3A”平台——Dragon“龙”，提供更强大的性能，根据官方资料介绍，相比“蜘蛛”平台，日常应用性能提升20%～40%，游戏性能提升幅度更超过100%。凭借Phenom Ⅱ出色的性能以及低廉的平台价格，必定会对四核高端处理器市场造成较大的影响。
结语
从整体来看，Phenom Ⅱ是AMD承前启后的一款及时的产品，它的最大技术特点就是采用45nm制程工艺，并由此而提供了较高的性能、较低的功耗、更好的性价比以及平台升级兼容性。与前代产品相比，Phenom Ⅱ能更好地满足包括发烧友、高端游戏玩家在内的用户需求，目前已经有玩家在液氮冷却条件下，将Phenom Ⅱ 940的主频从3.0GHz超频到6.0GHz以上，频率翻番的超频能力又带给了发烧友“玩酷”的乐趣。
配合更具性价比的Dragon“龙”平台——Phenom Ⅱ加上790GX主板和Radeon HD4800系列显卡，较高的性价比是用户愿意接受的。同时Phenom Ⅱ为AMD的高端市场带来了新的机会，也将促进多核处理器的全面普及，相信2009年主流处理器市场的竞争将会更加激烈。而且Phenom Ⅱ在2月还将推出面向主流用户的多款三核、四核Phenom Ⅱ处理器，用于取代当前Phenom的相应产品，这也是相当值得期待的。丰富的Phenom Ⅱ产品线，将加快业界迈向DDR3时代的步伐，也让中低端用户能更早地体验到45nm处理器带来的魅力。