節省的并不只是金錢

想必很多人都記得這樣一句廣告詞——八十年代我們喝的是味道，九十年代我們喝的是品質。今天我們還要喝健康。類似的敘述也可以套用到我們對于PC的需求上——五年前我們追求的是性能，三年前我們追求的是功能，今天我們還要求環保。

隨著核心技術的飛速發展，個人電腦的性能已經完全超出了一般人的應用需求。當然，英特爾公司仍然在頻繁推廣他們的新品，而且總是為了推廣這些新品而模擬一些復雜的多線程應用模式。但是在我們的日常生活中，有多少人習慣于這么復雜的多線程操作呢?尤其是對于普通的商業應用來說，性能早已不是用戶關注的重點。從幾年前開始，人們就把著眼點轉移到了PC的功能設計上，比如一些針對系統安全和數據安全的功能就成為近兩年來商用PC的普遍設計方向。與安全性的產品設計導向一樣，節能環保同樣是源自于用戶的應用需求——歐盟出臺了名為ROSH指令(關于在電子電氣設備中限制使用某些有害物質的指令)的環保標準，美國環保署(EPA)與能源部(DOE)共同推出了新版的“能源之星4.0”規范，在我們國內，萬眾矚目的2008年北京奧運會也提出了“綠色奧運”的理念?？梢?，環境保護的意識已經在全球各地得到了認同。

回憶2000年前后我們使用的電腦，開機后系統自檢時屏幕右上角大多會顯示一個能源之星的標志，那時候正值“能源之星3.0”規范出臺不久，時隔七年之后，該組織在2007年7月終于推出了新版的“能源之星4.0”規范，對于節能環保設計提出了新的標準。

2000年7月發布的“能源之星3.0”規范之所以沒給我們留下很深的印象，一方面是因為Windows系列操作系統在電源管理方面的功能日益完善，為PC提供了睡眠(保存到內存)、休眠(保存到硬盤)等多種低功耗待機模式；另一方面也是因為很多廠商更重視在節能上的研發，他們推出的很多新品，例如最具代表性的液晶顯示器，其節能標準早已輕松超越老版的能源之星標準。而“能源之星4.0”規范的推出將大大改變節能標準落后于產品發展的現狀，樹立節能新標準。新版標準的要求更嚴格，如電源的轉化效率必須在80％以上，而且在待機、休眠、關機以及空閑等模式下，其耗電量必須小于2W，同時必須提供電源管理系統等，這樣與早期型號相比，符合新標準的設備將能夠提高65％的能源效率。

在我們陶醉于信息技術以及電子電氣工業飛速發展的同時，不知道有多少人考慮到產品更新換代所帶來的廢品處理問題。在十年前，一個家庭用戶購買一臺PC寄希望于它的生命周期在五年以上；如今在芯片巨人的全力推動下，我們平均每兩年就要考慮一次P C的升級換代問題。在個人享受新技術和高性能帶給我們的愉悅體驗時，社會卻面臨著堆積如山的電子垃圾處理難題。歐盟之所以出臺了RoSH指令，就是注意到電子垃圾給全球生態環境造成的影響越發嚴重。有數據顯示，2001年到2002年之間僅德國一個國家用于處理電子垃圾的支出就高達5億歐元。有鑒于此，歐盟規定自2005年8月起電子電氣產品生產商必須自行承擔報廢產品回收、處理及再循環的費用，在2006年7月，又出臺了電子電氣產品禁用六種有害物質(鉛、汞、鎘、六價鉻、多鎳聯苯、多鎳二苯醚)的規定。

對于普通用戶來說，也許不太容易理解廢棄PC所造成的污染問題，不過從下面的表格中就可以清晰地看到，各種電子元器件乃至PCB板的制造工藝中都涉及到大量有害物質的成分。在RoSH指令出臺之后，全球的電子產品制造業都產生了強烈的反響，從電子產品的原材料采購、零部件制造、產品組裝到成品包裝，都受到了該指令的影響。除了目前豁免的部分產品外，其他最終銷售到相關國家的產品，產品自身及其包裝都必須符合該指令的要求。從國內PC市場上的產品狀況來看，只有來自美國的兩個品牌——戴爾和惠普在這方面緊跟國際潮流，符合前面提到的節能和環保標準；而我們國內的PCV商在這方面明顯還存在差距。

說到PC制造業上的節能環保概念，無疑都是和上游廠商的產品制造工藝或原材料選擇息息相關的。在PC的核心部件中，處理器的功耗問題一直是人們最關注的環節。英特爾與AMD兩個芯片巨人之間多年來的激烈競爭，帶來了核心技術的高速發展。為了在競爭中勝出，雙方一度展開了激烈的主頻之爭。在多年以前，英特爾曾期望NetBurst架構能夠成為未來十年PC處理器的基礎，并計劃在2010年將處理器的工作頻率提高到10GHz。這個雄心勃勃的計劃在當初的確令人興奮，然而現實與理想發生了脫節：英特爾在設計Prescott核心時仍以高頻率作為目標，遂將流水線級數提高到31級，所導致的后果就是芯片的指令效能比前代Northwood核心還要低下。更糟糕的是，Prescott核心的功耗與發熱量超出預期限度，對散熱技術提出嚴峻挑戰，處理器頻率在提升到3.8GHz后便止步不前，英特爾原計劃挑戰4GHz的目標也化為泡影。

直到全新的酷睿微體系架構問世，讓我們徹底感受到了顛覆性的能耗比標準，也讓我們開始嘗試更多元化的多任務多媒體應用模式。相對于以往的NetBurst架構而言，酷睿微架構的多項創新技術都具有革命性意義，不僅將處理器的任務執行效率提升到新的檔次，更在功耗及節能方面取得了不俗的進展(當然，這同樣要得益于更先進的65納米制造工藝)，使基于酷睿微架構的COre 2 DUO處理器一舉甩掉了前任產品“高耗低能”的帽子?？犷Ｎ⒓軜嬛С值挠⑻貭栔悄芄β誓芰夹g，在設計初衷上就是為了降低處理器功耗，該技術可以管理所有處理器執行內核運行時的功耗。它通過高級功率門控制器在必要的處理器邏輯子系統上進行高效的邏輯控制，許多總線和陣列被分開，在不需要時可轉換為低功耗狀態。過去，實現功率門控非常困難，因為在關閉電源和備份時會需要大量的功率，而且回升至全功率時，還需要保持系統的響應性能。通過英特爾智能功率能力，這些要求均能夠得到滿足，從而使功耗在不影響響應性能的前提下得到顯著降低。

在去年年底，英特爾公司將酷睿2處理器引入了45納米的制造工藝，并且在新品中應用了全新的High-K柵介質和金屬柵電極，可以稱作是四十多年來晶體管技術的最大突破。從以往的產品設計經驗來看，漏電是處理器技術面臨的最大敵人，在處理器技術發展的過程中，漏電問題倘若得不到很好的解決，任何技術環節上的努力都將付諸東流。舉一個簡單的例子，如果將45納米制造工藝應用到當年的Pentium 4處理器上，那么僅僅是處理器內部因漏電而造成的功耗損失就會達到150瓦之多，而整個處理器的耗電量將突破250瓦——很顯然，當系統啟動后還處于硬件檢測階段時，處理器就已經冒煙了。在過去的四十多年中，二氧化硅一直是用來制造晶體管柵介質的主要材料。具有良好可加工性和絕緣性的二氧化硅可以被壓縮到“盡可能薄”的程度，從而提高晶體管效能。在90納米和65納米時代，二氧化硅棚介質已經被壓縮到了1.2納米——僅相當于五個原子的厚度，可以說已經接近了極限。更薄的柵介質可以提高低電阻層和晶圓層之間的多晶硅門電極場效應，使電流通過電極的效率更高，同時減少源極－漏極漏電。但當柵介質的厚度過于薄，即便是門電極關閉時依然會有電流通過絕緣層，從而產生功耗浪費。一個晶體管的漏電量雖然可以忽略不計，但當八億多個晶體管同時漏電，便是一個不小的數字了。柵介質的漏電問題已經成為過去十年中摩爾定律所面臨的最大挑戰，工程師們急需找到一種用于替代二氧化硅的材料，既可以滿足柵介質的厚度要求，同時也能提供良好的絕緣性能來避免漏電量增加。正因為如此，英特爾在45納米處理器的研發過程中，重新考慮了柵電極的材質選擇，擯棄了陳舊的多晶硅，而重新開發并采用了一種新型合金柵極材料，成功應用了High-K柵介質和金屬柵極，無疑為整個行業樹立了新的技術指標，并為晶體管技術的進一步發展掃清了障礙。

也許家庭用戶面對一臺電腦時還不能真正意識到節能環保帶來的好處，但是在商用環境中，幾十臺，甚至上百臺PC的規模顯然就會把一個問題明顯放大。從短視的角度來看，降低PC功耗帶來的直接好處就是節省電費的開支。當然，全世界各地都在熱切關注節能環保的問題，顯然不只是出于節約金錢的考慮，我們提倡的是一種可持續發展概念，以便留給子孫后代一個綠色的地球。

《個人電腦》實驗室從兩年前就已經開始關注PC產品的功耗問題，在過去的幾次專題評測中，我們都使用泰儀電子股份有限公司生產的WM-02型功率分析儀對每一臺商用PC進行功率測量。從本月開始，我們引入了幾臺更專業、更精密的儀器設備用于產品的功耗和發熱量測試。這次我們只邀請了DELL OPTIPLEX 755和HPCompaq dc7800 USDT兩款產品參加評測，主要是因為目前國內的PCU商對于節能環保概念的跟進還不夠到位，產品沒有完全達到國際化的標準。我們也希望在整個產業的共同推動下，國內的PC產品在節能環保方面能夠早日與國際接軌。