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Ivy Bridge微架構

Intel Ivy Bridge是Intel所研發的處理器微架構，也是Sandy Bridge微架構以22納米+3D三柵極電晶體製程製造的版本。由於只是製程改進版，因此基於Ivy Bridge微架構的處理器可以向下相容於Intel Sandy Bridge微架構平台的6系列晶片組，但可能需要主機板廠商提供BIOS/UEFI韌體升級才可支援。[1][2]Intel發布Ivy Bridge微架構處理器的同時還推出了7系列晶片組與之搭配，7系列晶片組與6系列晶片組相比，最大的區別在於7系列晶片組原生支援USB 3.0、SATA 3.0，同樣，Intel Sandy Bridge微架構的處理器也可使用於Intel 7系列晶片組。[3]

Ivy Bridge
產品化2012至現今
指令集架構x86、x86-64
MMX、SSE、SSE2、SSE3、SSSE3、SSE4.1、SSE4.2、AES、RDRAND
AVX、Intel-VT
製作工藝/製程22 nm
核心數量2至15個
一級快取64KB（每核心）
二級快取256KB（每核心）
三級快取3MB～8MB（各核心共享）
CPU主頻範圍2.5 GHz 至 3.5 GHz
QPI速率4.8 GT/s 至 8.0 GT/s
DMI速率2.5 GT/s 至 5.0 GT/s
CPU插座
封裝
  • LGA（桌面平台、伺服器平台）
  • BGA（流動平台）
  • PGA（流動平台）
應用平台伺服器、工作站、桌上型電腦、筆記型電腦
核心代號
  • Ivy Bridge
  • Ivy Bridge-HM
  • Ivy Bridge-M
  • Ivy Bridge-H
  • Ivy Bridge-HE
  • Ivy Bridge-E
  • Ivy Bridge-EN
  • Ivy Bridge-EP
  • Ivy Bridge-EX
使用的處理器型號
上代產品Sandy Bridge
繼任產品Haswell

Intel在2011年第三季度已經宣布基於Ivy Bridge微架構的處理器進入量產階段，[4]，2012年4月29日正式推出其四核心型號[5]，而雙核心型號的處理器，由於銷售業績不如預期，Intel為了清理Sandy Bridge微架構處理器的庫存，改在2012年6月份推出，[6]基於Ivy Bridge微架構的Core i3桌面版於2012年第三季度推出。[7]

特性

不同於此前的Nehalem進化至Westmere，Intel Ivy Bridge微架構基於Intel Sandy Bridge微架構的改進較多，包括：[8][9]

  • 三柵極電晶體（3D電晶體）技術，與相同效能的平面雙柵極電晶體相比，最多可減少50%的電能消耗。[10]
  • PCI Express 3.0。[11]
  • 超頻時無需重啟計算機。[12]
  • DDR3記憶體時脈頻率最高支援至2800MHz；可以以200Mhz為一級逐步調整。[12]
  • 整合顯示核心再次升格為Intel HD Graphics 2500/4000，全面支援DirectX 11、OpenGL 3.1和OpenCL 1.1[13]，而且Intel也表示新一代HD Graphics可以支援OpenGL 4.0，但需要9.17.10.2729 beta版或更高版本的驅動程式。[14]
  • 整合顯示核心有6至16個EU（執行單元），而Sandy Bridge微架構的HD Graphics 3000最多只有12個執行單元。[15]
  • 新的隨機數生成器以及RdRand指令。[16]代號「Bull Mounttain」。[17]
  • 流動平台的處理器還支援DDR3L（低電壓版DDR3 SDRAM）和可設定的TDP（熱設計功耗）。[18]
  • 多屏顯示輸出，分辨率最高可達4K。
  • Intel Quick Sync Video（快速視訊同步）。[15]

一些新功能需要搭配7系列晶片組方可支援，Ivy Bridge處理器儘管可以搭配6系列晶片組，但部分功能將沒有支援而無法使用。Intel已經公佈了Ivy Bridge搭配6系列晶片組時有支援限制的功能特性。[19]

效能表現

與Sandy Bridge相比：

  • CPU有5%至15%效能提升[20]
  • iGPU(內建繪圖核心)有25%至68%效能提升[20]
  • 耗電量降低30%[21]

過熱問題

受惠於製程由32nm進步到22nm，桌上版四核心型號耗電量由95W降至77W。但不少超頻愛好者以及媒體的反映，解鎖倍頻型號的Ivy Bridge處理器在超頻並滿負載運作時的核心溫度要比同樣狀況下的Sandy Bridge處理器多高出攝氏20 °C（68 °F），在廠方預設電壓下超頻情況依舊。[22]一些超頻愛好者認為這是Intel在處理器出廠時「偷工減料」來壓低成本，在原本處理器金屬散熱頂蓋和處理器核心的空隙處使用普通導熱矽脂，而非導熱性要比矽脂好幾百倍的金屬焊接，他們通過撬開Ivy Bridge的首發型號之一的Core i7-3770K處理器的頂蓋證實這一點[23]。由於普通矽脂導熱效率遠不如金屬焊接，因此原本就已經很小的處理器核心變成熱量集中地[24][25][26][27] 。此外，採用3D三柵極電晶體製程亦令晶片密度進一步提高。另一種觀點認為，Ivy Bridge處理器的核心面積太小，已經接近矽的導熱極限，無論是金屬焊接還是其它措施都只能緩解散熱問題。[28][29]後來日本的Impress PC Watch （頁面存檔備份，存於網際網路檔案館）通過對處理器開蓋並以不同的導熱膏來進行測試，證實Intel原廠所使用普通導熱矽脂是造成Ivy Bridge超頻時溫度過高的主要元兇。[30][31][32]

Intel也承認由於縮小的核心面積，導致在Ivy Bridge和Sandy Bridge的發熱量相當的條件下，晶片表面的熱量密度由於晶片面積減少而大增的情形出現。但Intel對於導熱矽脂的問題則避而不談，還稱不會為已出廠的和後續的處理器產品作出改良。[33]這種情況與當年Intel發布使用90納米製程的Prescott核心之Pentium 4有同工異曲之處——都是由於晶片面積縮小，導致發熱量與前代晶片相同的情況下，熱量密度過高而引起的處理器核心溫度過高。

翌年推出的極緻版及伺服器處理器Ivy Bridge-E/EP保留金屬焊接，待機及滿載時的溫度都比Sandy Bridge-E/EP低。這證明採用3D三柵極電晶體及更小的核心面積都不是導致溫度升高的原因，相反溫度仍能下降。[34]

技術規範比較

Ivy Bridge Sandy Bridge
核心代號 核心數量 快取 iGPU 電晶體 晶片面積 處理器插座 核心代號 核心數量 快取 iGPU 電晶體 晶片面積 處理器插座
Ivy Bridge-M-2 2 3MB[35] 6[36] 94 mm2[37] LGA 1155,
rPGA988B,
BGA-1224,
BGA-1023 		Sandy Bridge-M-2 2 3MB 6 5.04億 131 mm2 LGA 1155,
rPGA988B,
BGA-1224,
BGA-1023
Ivy Bridge-H-2 2 4MB 16 118 mm2[37] Sandy Bridge-H-2 2 4MB 12 6.24億 149 mm2
Ivy Bridge-HE-4 4 8MB 16 14億[38] 160 mm2[37] Sandy Bridge-HE-4 4 8MB 12 9.95億[39] 216 mm2
Ivy Bridge-HM-4 4 6MB[35] 6 133 mm2[37] Sandy Bridge-EP-4 4 10MB N/A 12.7億[40] 294 mm2 LGA 2011
Sandy Bridge-EP-8 6∗/8 20MB N/A 22.7億[41] 435 mm2

*iGPU代表內置顯示核心，數字是執行單元(EU)的數目

Ivy Bridge依然沒有消費級的八核心處理器。[42]最強的消費級處理器是六核心的i7-4960X，售價999美元。

最便宜的八核售價885美元，但頻率很低，只適用於入門級伺服器。工作站則有高頻的八核處理器。E5-1680v2運行於3.0GHz，但售價達到1723美元。[43]

處理器列表

主條目：Intel Core i7、Intel Core i5、Intel Core i3、Intel Pentium和Intel Xeon

用於Intel Xeon系列的Ivy Bridge製品核心數量最高將會達到15核心，透過超執行緒技術使執行緒數量多達30條，三級快取容量37.5MB，支援四通道DDR3-1600記憶體、Turbo Boost 2.0（渦輪加速）、AVX指令集、QPI匯流排、內建SATA/SAS控制器以及PCI-E 3.0控制器等特性。與C602J伺服器晶片組組成平臺代號『Brickland』的伺服器平臺。[44]

芯片組

7系列芯片組

由於Intel限制，Z77、H77、B75不支持 Windows Vista操作系統。

下一代微架構

Intel在2011年9月展示了Intel Sandy Bridge/Intel Ivy Bridge的下一代微架構——Intel Haswell，並宣布計劃於2013年發布之，來取代現行的Sandy Bridge和Ivy Bridge架構[45]。

 
Intel的微處理器架構路線圖，從 NetBurst以及P6至Tigerlake

參見

參考資料

  1. ^ Cole. Ivy Bridge's Backwards Compatibility Explained. 2011-05-27 [2011-11-11]. （原始內容存檔於2012-07-21）. 
  2. ^ LG Nilson. Ivy Bridge should work in H67 and P67 motherboards. VR-Zone Technology beats. 2011-02-05 [2011-11-12]. （原始內容存檔於2016-01-13）. 
  3. ^ Anand Lal Shimpi. Correction: Ivy Bridge and Thunderbolt - Featured, not Integrated. AnandTech. 2011-06-01 [2011-11-11]. （原始內容存檔於2020-11-30）. 
  4. ^ Gruener, Wolfgang. Intel to Sell Ivy Bridge Late in Q4 2011. Tom's Hardware. 2011-10-19 [2011-11-11]. 
  5. ^ Demerjian, Charlie. Intel launches Ivy Bridge amid crushing marketing buzzwords. SemiAccurate. 2012-04-23 [2012-05-25]. （原始內容存檔於2020-09-22）. 
  6. ^ Matthew DeCarlo. Ivy Bridge delay rumors exaggerated, i5-3570K sample benched early. Techspot. 2012-02-21 [2012-05-27]. （原始內容存檔於2018-09-22）. 
  7. ^ Ivy Bridge desktop Core i3 CPUs won't arrive until Q3 by. Vr-zone.com. 2012-04-12 [2012-05-25]. （原始內容存檔於2013-04-04）. 
  8. ^ Webster, Clive. Ivy Bridge Media Upgrades and Security Features. bit-tech. Dennis Publishing Limited. 2011-10-10 [2012-05-27]. （原始內容存檔於2016-03-03）. 
  9. ^ Shvets, Gennadiy. Ivy Bridge desktop CPU lineup details. CPU World. 2011-11-27 [2012-05-27]. （原始內容存檔於2013-09-17）. 
  10. ^ Intel Reinvents Transistors Using New 3-D structure. Intel. [2011-05-04]. （原始內容存檔於2016-01-19）. 
  11. ^ Delahunty, James. Intel Ivy Bridge chips feature PCI Express 3.0. After Dawn News. 2011-03-30 [2011-11-11]. （原始內容存檔於2020-08-15）. 
  12. ^ 12.0 12.1 Shimpi, Anand Lal. Ivy Bridge Overclocking: Ratio Changes Without Reboot, More Ratios and DDR3-2800. AnandTech. 2011-09-13 [2012-02-21]. （原始內容存檔於2024-02-24） （美國英語）. 
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  14. ^ Intel HD Graphics Driver v2729 with OpenGL 4 Support and New OpenGL Extensions! - 3D Tech News and Pixel Hacking. Geeks3D.com. [2012-05-25]. （原始內容存檔於2020-12-03）. 
  15. ^ 15.0 15.1 Vättö, Kristian. Intel’s Roadmap: Ivy Bridge, Panther Point, and SSDs. AnandTech. 2011-05-06 [2011-11-11]. （原始內容存檔於2020-11-12）. 
  16. ^ Taylor, Greg; Cox, George. Behind Intel's New Random-Number Generator. Spectrum. IEEE. September 2011 [2012-05-27]. （原始內容存檔於2019-07-01）. 
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  18. ^ Karmehed, Anton. Intel Ivy Bridge gets variable TDP and Thunderbolt. NHW. 2011-05-31 [2012-05-27]. （原始內容存檔於2012-05-25）. 
  19. ^ Ivy BridgeはZ68、P67、H67などでも使えます. [2012-05-29]. （原始內容存檔於2012-06-16）. 
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  22. ^ Overclocking Core i7-3770K: Learning To Live With Compromise[永久失效連結]
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  24. ^ Intel caught out using cheap thermal paste in Ivy Bridge?. [2012-05-27]. （原始內容存檔於2019-08-08）. 
  25. ^ Why Is Ivy Bridge So Hot?. [2012-05-27]. （原始內容存檔於2012-06-08）. 
  26. ^ Ivy Bridge Temperatures – It’s Gettin’ Hot in Here. [2012-05-27]. （原始內容存檔於2020-11-11）. 
  27. ^ Intel's Ivy Bridge Hotter Than Sandy Bridge When Overclocked. 
  28. ^ Intel Core i5-3570K & i7-3770K 評測 （頁面存檔備份，存於網際網路檔案館） - chiphell
  29. ^ [2] （頁面存檔備份，存於網際網路檔案館） - 有圖有真相：揭秘Ivy Bridge超頻溫度高原因-Intel,Ivy Bridge,超頻,溫度高-驅動之家
  30. ^ Ivy Bridge proven to suffer from poor thermal grease by. Vr-zone.com. 2012-05-11 [2012-05-25]. （原始內容存檔於2016-03-04）. 
  31. ^ TIM is Behind Ivy Bridge Temperatures After All. [2012-05-27]. （原始內容存檔於2016-03-04）. 
  32. ^ [3] （頁面存檔備份，存於網際網路檔案館） - Core i7-3770K繼續開蓋！不同硅脂溫度對比-i7-3770K,開蓋,硅脂,溫度-驅動之家
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  44. ^ intel頂級15核處理器確認明年年底上市 （頁面存檔備份，存於網際網路檔案館） - zol.com.cn
  45. ^ Crothers, Brooke. Haswell chip completes Ultrabook 'revolution'. The Circuits Blog (CNET.com). 2011-09-14 [2011-11-11]. （原始內容存檔於2013-12-16）. 

外部連結

 
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