Le Core P4 à la loupe

Avant d'entamer l'étude approfondie de la principale amélioration du core du Pentium 4 3.06 Ghz (l'hyperthreading), nous allons revoir rapidement l'évolution qu'a subit le core de l'architecture Pentium 4. Mais avant toute chose, que diriez-vous d'une petite visite dans l'usine Intel qui produit les wafers destinés aux CPUs gravés en 0.13 µm ? Avant d'entamer les hostilités techniques, X86-secret vous offre la visite guidée. Cerise sur le gâteau, certaines photos que vous trouverez sur cette page sont exclusives et n'ont, à notre connaissance, jamais été publiées...

Bienvenue au quartier général d'Intel, 2200 Mission College Boulevard, Santa Clara, Etats-Unis :

Intel HeadQuarter - Santa Clara

L'usine que nous allons vous faire découvrir est la Fab D1C, spécialisée dans la production de wafer de 300mm servant de support à l'architecture 0.13 µm. Ce centre de fabrication est un des plus grands existants dans le domaine des micro-processeurs. Elle est située à Hillsboro, dans l'Oregon. Du devant, elle ressemble à un immense complexe administratif. Mais de derriere, elle ressemble plus a un pôle industriel :

L'entrée de Fab D1C

Arrière de l'usine

La premiere chose qu'on aperçoit en entrant, c'est la maxime de Randy Phillips, "Manufacturing Manager" chez Intel. Elle dit ceci :

"Working in a fab is like cycling through a revolving door. Just when you learn how to build one product, a newer one with all its technical challenges needs to be manufactured - better, cheaper and three months earlier than originally planned."

Nous entrons ensuite dans l'usine proprement dite, hautement surveillée au vu des nombreux secrets de fabrication qui y circulent. Voici cependant quelques images de la production de wafer 300mm (12 pouces) dont notre Pentium 4 3.06 Ghz est probablement issu :

Technicien inspectant un wafer

wafer de 300mm

wafer terminé

Aucune poussiére permise

wafer de SRAM 0.09µm

wafer 300mm de P4 0.13µm

Après cette petite visite, revenons à nos moutons et intéressons nous aux évolutions du core du Pentium 4.

Le 20 Novembre 2000, Intel annonce le Pentium 4 et son architecture NetBurst. Disponible au début à une fréquence maximale de 1.5 Ghz, il était basé sur le core portant le nom de code de "Willamette". Gravé en 0.18 µm, il comportait 256 ko de cache L2 on-die. Ce core avait une taille de 217 mm² ( 15.7mm x 13.8mm ) et est parvenu a atteindre les 2 Ghz malgré une dissipation de quasiment 80 Watts à cette fréquence. Le core Willamette a connu quatre révisions. Voici un petit récapitulatif :

Pour continuer l'augmentation de fréquence, il a fallu passer au 0.13 µm. Intel annonça donc ses Pentium 4 2.0A et 2.2 Ghz le 7 Janvier 2002 basés sur une gravure 0.13 µm. Le core Northwood était né. Equipé de 512 ko de cache L2, il offre l'avantage de chauffer moins que son prédécesseur et d'offrir une limite théorique aux alentours de 3.5 Ghz. Le core Northwood mesure 127 mm² ( 11.27 mm x 11.27 mm ) malgré la présence d'une quantité double de cache. Voyons ça en image (les proportions sont respectées) :

Core Willamette - 0.18 µm Cliquez pour agrandir ( 1600x1200 jpg 1 Mo)

Core Northwood - 0.13 µm Cliquez pour agrandir ( 2000x2000 jpg 1 Mo)

Le core Northwood comporte 55 millions de transistors et est disponible en quatre révisions :

Il ne faut pas oublier non plus les déclinaisons Xeon et Celeron du core P4. En effet, le core Willamette s'est transformé en core Foster pour le Xeon 0.18 µm et a aussi été tronqué à 128 ko de cache pour les besoins des Celeron 1.7 et 1.8 Ghz. Quant au core Northwood, il a aussi été décliné en version 128 ko ainsi qu'en version serveur avec le Xeon Prestonia. A noter que le prestonia supporte l'Hyperthreading depuis quasiment un an (tout comme le Xeon MP). C'est donc une technologie éprouvée.

Pour un complément d'informations techniques, je vous invite à consulter l'article sur le Pentium 4 ici.

Suite ( Hyperthreading : Explications )