【特集】

Prescottの実力を検証する ~ついにベールを脱いだ新世代Pentium 4

2 色々変わった内部構造(1) 90nmプロセス(1)

 

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これまでも報じられてきた通り、PrescottはIntelとしては最初に90nmプロセスを利用した製品となる。配線層は1層増やされての7層となり、歪みシリコンを利用する事で高速化を図るなど、様々な改良がほどこされている(Photo01)。現在はオレゴンのD1Cファブでのみ製造されているが、これに続いてニューメキシコのF11X、更にアイルランドのF24でも90nmプロセスによる製造が始まることになっている。

(Photo01)90nmプロセスの概要。SRAMセルサイズからも判る通り、大雑把に2倍近い密度となっている

この90nmプロセス、本来ならば昨年中にはリリースされている筈だったのが、登場が約半年遅れることになった。この理由として挙げられているのは、コチラでもちょっと触れたが、

  • 90nmプロセスではリーク電流が大幅に増えてしまい、トータルでの消費電力が130nmプロセスのNorthwoodよりも大きくなってしまった。
  • 消費電力の増加に伴い、信号電圧の制御が困難になってしまった。

という2点である。

増大するリーク電流

まず前者だが、例えばNorthwood 3.20GHzの消費電力を考えてみると、Typ Vccが1.398V、Max Iccが67.4Aとなり、最大で94.2Wという計算になる(TDPは82Wである)。さて、この130nmプロセスのNorthwood世代の場合、全消費電力のおよそ10%がリーク電流に起因するものとなっており、従って純粋にトランジスタの駆動に必要な消費電力は84.8W、リーク電流に起因する消費電力が9.4Wという計算になる。ところが、90nmプロセスを使ったPrescottの場合、全消費電力のおよそ60%がリーク電流によるものになると言われる。例えば130nmプロセス→90nmプロセスの移行により、トランジスタの駆動に利用する消費電力が半減したとすると、これによる消費電力は42.4Wになる。が、リーク電流はその1.5倍で、63.6Wにも達する計算だ。結果として合計の消費電力は106Wになるわけだが、実際、Prescottの3.2GHzのTDPは103Wにも達しており、この試算がそう間違ってはいないことを裏付けている。

これだけ消費電力が大きくなると、マザーボードからの供給が到底追いつかない可能性がある。実際、この消費電力に関する話はかなり前からIntelも判っていたようである。当初、Intelはマザーボードベンダーに対してFMB(Flexible Motherboard) 1/2というスペックを配布していた。FMB2は後述するLGA775インタフェースなのでココでは措いておくとして、FMB1ではTDPが89Wまでと規定されており、これに耐える電源供給能力を備えていれば、Northwood→Prescottの移行はBIOS Updateだけで済む筈だった。ところが実際には89Wはおろか100Wを突破しそうな勢いになってきたため、昨年夏の時点でIntelは急遽、FMB 1.5というスペックを策定し、マザーボードベンダーに配布を行った。このFMB 1.5ではTDPが103Wになっており、確かにPrescottでも利用できるスペックとなる。実際、いくつかのマザーボードベンダーは、このFMB 1.5に準拠した製品を既に発売しており、パッケージにも「Prescott Processor Ready!」なんて書いてあったりする。

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インデックス

目次
(1) ようやく登場の90ナノ世代Pentium 4
(2) 色々変わった内部構造(1) 90nmプロセス(1)
(3) 色々変わった内部構造(2) 90nmプロセス(2)
(4) 色々変わった内部構造(3) 内部アーキテクチャの改良(1)
(5) 色々変わった内部構造(4) 内部アーキテクチャの改良(2)
(6) 色々変わった内部構造(5) SSE3の搭載
(7) 色々変わった内部構造(6) 放熱に関する新しい指針
(8) 性能やチップセット対応について
(9) テスト環境
(10) ベンチマーク結果(1) PCMark2002/04
(11) ベンチマーク結果(2) Sandra Standard 2004/CPU-Z
(12) ベンチマーク結果(3) アプリケーションベンチ
(13) ベンチマーク結果(4) 3D系ベンチ
(14) ベンチマーク結果(5) エンコードベンチ
(15) 結論

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