在這些發燒友探討未來CPU技術趨勢的過程中，英特爾近期發布的一些相關前沿技術信息引起了他們濃厚的興趣。因為這些信息都是源於英特爾頂尖技術專家們目前正在推進的重點研究項目，它們所涉及的，也都是未來5-10年內將用於CPU，並將對其性能和功能帶來重大革新的關鍵技術。事實上，從這些技術中，人們已經能夠看出未來CPU和個人電腦的大致“模樣”。

從英特爾近兩年來頻頻談及的萬億級計算研究項目來看，未來的CPU將主要通過擴展內核數量、而非繼續沖刺時鐘頻率高峰的方式來獲得性能提升，因為後者可能會給CPU的功耗和散熱造成越來越大且難以有效解決的負擔，而前者則能保証CPU同時兼顧高性能和低功耗。英特爾的目標是在未來5-10年內為消費者們提供每秒可執行1萬億次浮點運算的個人電腦用CPU（簡稱萬億級CPU），其性能相當於1996年時英特爾為美國Sandia國家實驗室開發的、採用了近萬顆奔騰Pro CPU的超級計算機，即使是與今天面向大企業客戶、專門用來執行企業關鍵計算任務的四路雙核安騰2服務器相比，它的性能也要強上20多倍。

英特爾已於去年初展示了這種萬億級CPU的原型產品，它曾因集成了80個內核而備受業界矚目。不過，英特爾的技術專家表示，未來這種CPU真正產品化時，它可能隻需要較少數量的內核就可以達到同樣的性能水準，這其中的奧秘就在於它的每一個內核都將擁有驚人的工作效率。

事實上，英特爾一直把改進CPU微架構以提升其內核的工作效率作為研發的重心。它於2006年公布的Tick-Tock戰略的核心內容，就是要以兩年為周期進行CPU微架構和制造工藝的更新。它於2006年推出的酷睿2系列CPU產品之所以能在近兩年來一直牢牢把握性能和能效上的競爭優勢，就是因為這些產品採用的酷睿（Core）微架構能夠在一個時鐘周期內並行執行更多指令，並通過共享式智能緩存實現了多個內核的完美協作。而它計劃於今年底推出的、將用於下一代CPU的Nehalem微架構則在酷睿微架構的基礎上，又增添了更多提升CPU內核工作效率的技術，例如同時多線程技術（SMT）可以讓它的每個內核都能同時處理兩個線程；全新的SSE4.2指令集將幫助它在XML和手寫識別等越來越重要的應用中獲得加速效果；它集成的三通道DDR3內存控制器則可以大大擴展它與內存進行數據交換的帶寬。

為保証未來個人電腦的CPU在性能上達到超級計算機水平的同時維持較低的功耗，英特爾還在不斷更新CPU的制造工藝。例如它去年初發布的45納米制造工藝就通過融入高-K柵介質+金屬柵極晶體管技術，在縮小晶體管尺寸、提升其性能降低其功耗的同時，還率先克服了讓業界困撓的晶體管漏電問題。基於這一工藝，英特爾已成功推出了能效更高的45納米新一代酷睿2處理器，並開發出了全球首款集成20億個晶體管的CPU──代號為Tukwila的四核安騰處理器和全球功耗在3瓦以下的CPU中最快的產品──英特爾凌動（Atom）處理器。而根據Tick-Tock戰略，英特爾將於2009年和2011年推出可能採用更新晶體管技術的32納米及22納米制造工藝，並在研究更遠的將來導入碳納米管材料來制造CPU的可能性，這些新工藝、新材料有望為英特爾未來的CPU帶來更強的晶體管集成度和能效優勢，讓它們可以集成更多內核、實現更高性能，並盡量減少電力消耗。

在先進制造工藝的基礎上，英特爾還將在未來的CPU上採用更加“精細”和智能的電源管理技術，它可根據應用軟件對於CPU性能的需求，靈活、精確地動態調整其功耗。在去年展示的80核CPU原型產品上，英特爾就展示了這種技術的應用效果：它不但能讓這個CPU中的任意一個內核處於體眠或激活狀態，還能讓每個內核中的運算引擎、緩存等21個可休眠區域獨立休眠或激活。

從目前的CPU設計角度來看，能同步做到運算性能提升和功耗降低似乎已是相當不易。但對於未來的CPU來說，這些隻是基本要求，CPU制造商們面臨的更具挑戰性的工作是要把電腦中其他重要芯片全部集成到CPU中，或是為CPU設計擁有這些芯片功能的處理單元，以取代它們。

談到這一技術趨勢，人們最熟悉的當屬CPU與GPU的融合，這種融合可以讓CPU與GPU實現更好的互動和協作。英特爾和業內其他廠商都已提出了相關的產品開發計劃，英特爾將於明年發布的基於Nehalem微架構、面向主流台式機和筆記本電腦的CPU很有可能是個人電腦業界首批實現這一技術夢想的CPU產品。據悉，它們集成的GPU在性能上將比英特爾目前最新的集成型繪圖芯片高10倍。而隨著英特爾“可視計算”研究項目的進展，如Larrabee架構向量處理單元（VPU）及其後續產品的推出，英特爾未來的CPU還將集成性能更為出色，能為用戶提供栩栩如生的遊戲、高效3D圖形處理、高清視頻和音頻體驗的多媒體專用處理單元。

與在CPU中集成GPU相比，在CPU中集成內存這一研究項目更能充分凸顯英特爾在未來CPU技術研發上的前瞻性。眾所周知，目前的個人電腦中的性能瓶頸早已不是CPU，而是集中在內存和硬盤等速度較慢的組件上。對於未來的CPU，尤其是萬億級CPU來說，如何破解這些性能瓶頸將是實現電腦整體性能飛升的關鍵所在。而將內存集成到CPU中，則能最大程度拓寬CPU和內存之間的數據帶寬和降低數據傳輸的延時。英特爾展示的萬億級CPU原型產品已經預留出了連接內存芯片的接口，未來這種CPU正式上市時，將在核心硅片的下方堆疊大容量的高速內存芯片。

除了集成GPU/多媒體處理單元和內存外，英特爾技術專家表示，萬億級CPU還有望集成安全加密、網絡控制、數字信號處理、I/O處理等特定功能單元，從而淘汰“獨立”的安全芯片、網絡控制芯片、數字信號處理器和I/O芯片等。而有業內人士預測，在萬億級CPU問世之前的英特爾CPU產品就很有可能會實現這些功能的集成。

不難想象，如果上述技術趨勢最終全都成真，那麼未來的CPU將是一個兼備超高性能、能效和豐富功能的芯片，或許也是未來個人電腦主板上的惟一一顆芯片。它不但可讓個人電腦成為每個消費者家中或辦公室裡的“超級計算機”，還將大大簡化個人電腦內部組件的復雜度，並使其外部形態發生質變，如讓台式機更加小巧，讓筆記本電腦像手持計算設備一樣迷你和便於攜帶。而在應用層面，基於這種CPU的電腦不但可輕鬆並行運行多個今日堪稱“硬件殺手”的軟件，還有望讓人工智能、高逼真遊戲、即時視頻通信、多媒體數據挖掘、實時識音識別/控制等如今隻能在高端計算機上運行或在科幻小說中看到的應用走入尋常百姓的日常生活。

本文由英特爾供稿