Tìm hiểu về Intel Core M - vi xử lý thương mại đầu tiên sản xuất trên dây chuyền 14nm

Trong thời gian qua chúng ta cũng đã được nghe nói khá nhiều về Broadwell, vi kiến trúc thế hệ mới của Intel được sản xuất dựa trên quy trình 14nm. Đây sẽ là kiến trúc dùng trong rất nhiều máy tính xách tay, máy tính bảng lẫn các thiết bị lai trong nửa cuối năm nay và sang cả năm sau. Trong số các CPU Broadwell mới thì Intel Core M chính là sản phẩm đầu tiên được tung ra thị trường. Intel rất tự tin vào con chip này, và hãng đã liên tục nhắc về nó trong các sự kiện quốc tế do họ tổ chức. Vậy lý do vì sao Core M lại quan trọng đến như thế?

Vài nét về Broadwell

Trước hết, chúng ta hãy điểm sơ lại một vài nét về Broadwell, vi kiến trúc làm nền tảng cho Core M. Điểm đáng chú ý ở Broadwell đó là nó sẽ "thu nhỏ" kích thước lại so với Haswell, dòng CPU Core thế hệ thứ 4 đang xuất hiện phổ biến trên thị trường hiện nay. Kích thước ở đây không chỉ là kích thước tổng quan của cả con chip mà là những bóng bán dẫn cấu thành CPU. Haswell sử dụng công nghệ bán dẫn 22nm, còn Broadwell chỉ là 14nm mà thôi. Để cho các bạn dễ so sánh thì hồi năm 2006, các CPU Intel thời đó dùng công nghệ lên đến 65nm.

Các bóng bán dẫn này là những "công tắc" chuyển giữa giá trị 0 và 1, từ đó giúp máy tính thực hiện các tác vụ tính toán của mình. Nếu như kích thước mỗi bóng nhỏ đi, người ta có thể chứa nhiều bóng bán dẫn hơn trên một đơn vị diện tích, từ đó nâng cao sức mạnh của CPU. Ngoài ra, việc thu gọn kích thước này còn giúp chip giảm lượng điện tiêu thụ, nhiệt lượng tỏa ra ít hơn.

Một trong những điểm cải tiến của Broadwell đã được Intel thông báo rộng rãi đó là khả năng tiết kiệm điện. Tại hội nghị IDF 2013 diễn ra vào tháng 9 năm ngoái, CEO Intel Brian Krzanich chia sẻ rằng Broadwell có thể tăng thời gian sử dụng pin của máy tính xách tay thêm khoảng 30% so với Haswell. Đây là một mức khá ấn tượng, và nếu lấy thời lượng 12 tiếng của MacBook Air rồi cộng thêm 30% thì chúng ta sẽ có con số hơn 15 tiếng, quá dư cho một ngày làm việc, trong khi hiệu năng thì được Intel hứa hẹn là sẽ không sụt giảm. Trong nửa cuối năm ngoái Haswell đã tạo nên một cơn "bùng phát" về thời lượng pin của laptop, vậy bạn hãy tưởng tượng xem Broadwell có thể làm được gì trong thời gian tới?

Intel Core M

Khi Broadwell chính thức ra mắt, nó sẽ có nhiều phiên bản khác nhau, bao gồm:

• Broadwell-D: dành cho máy tính để bàn (socket LGA1150)
• Broadwell-H: những con chip có TDP vào khoảng 35W và 55W, dùng cho các hệ thống máy tính all-in-one, máy tính nhỏ gọn dùng bo mạch Mini-ITX, máy tính xách tay đòi hỏi cấu hình mạnh, máy tính chơi game... Intel cũng có cung cấp Broadwell-H dạng socket cho máy tính để bàn.
• Broadwell-U: SoC có TDP từ 15W trở xuống, dùng cho Ultrabook của các máy NUC
• Broadwell-Y: SoC có TDP từ 10W trở xuống, dùng cho máy tính bảng và một vài kiểu Ultrabook đặc biệt.
• Broadwell-M: phiên bản dùng cho laptop truyền thống
• Broadwell-EP: các CPU này sẽ có tên thương mại là Intel Xeon E5, chủ yếu xài trong máy chủ
• Broadwell-EX: dùng trong các hệ thống máy tính đặc biệt

Trong bài viết này chúng ta sẽ tập trung vào Broadwell-Y, bởi nó chính là anh chàng Intel Core M mà chúng ta quan tâm, có điều nó được đặt tên theo một kiểu khác để phục vụ cho mục đích bán hàng và đánh số hiệu cho CPU. Core M chính là vi xử lý Broadwell đầu tiên được bán ra thị trường, và theo Intel, nó cũng là vi xử lý thương mại đầu tiên trên thế giới được sản xuất trên dây chuyền 14nm. Trước đây nhiều hãng đã tiến hành nghiên cứu chip 14nm nhưng Intel là người dẫn đầu trong việc thương mại hóa loại sản phẩm này.


Core M sẽ là những vi xử lý hai nhân, hỗ trợ công nghệ siêu phân luồng (4 luồng tất cả), mỗi nhân như thế sở hữu 2MB cache. Ngoài ra chip còn được tích hợp bộ xử lý đồ họa Intel HD Graphics (GPU GT2). Các thiết bị chạy Core M có thể dùng tối đa 8GB RAM DDR3. Hiện Intel chưa công bố cụ thể xung nhịp của CPU lẫn GPU, tuy nhiên hãng tiết lộ rằng Core M sẽ có nhiều đơn vị xử lý đồ họa hơn 20% so với các CPU Haswell. Kích thước mạch chip Core M cũng nhỏ hơn 50% và độ cao giảm 30% so với CPU Core thế hệ trước nên các hãng phần cứng sẽ không gặp nhiều khó khăn khi triển khai dòng vi xử lý này lên các thiết bị mỏng.

Còn nếu so với thế hệ CPU Intel Core ra mắt từ năm 2010, Intel Core M giúp giảm độ dày máy tính từ 26mm xuống chỉ còn từ 9 đến 7,2mm, công suất TDP giảm 4 lần, hiệu năng đồ họa tăng 7 lần, kích thước pin giảm một nữa trong khi thời lượng pin thì tăng gấp đôi. Đây là những con số thật sự ấn tượng và nó đã cho thấy nỗ lực của Intel trong việc mang lại những sản phẩm có thể sử dụng trong thời gian dài chứ không chỉ là những cỗ máy mạnh nhưng pin kém.

Cũng cần phải nói thêm rằng Core M có đến ba phiên bản khác nhau. Hai bản đầu tiên, Core M và Core M-70, nhắm đến phân khúc tiêu dùng, tức là nó sẽ phục vụ cho những chiếc máy tính mà nhiều anh em Tinh tế sẽ mua về xài cho mục đích cá nhân hoặc để làm việc. Bản thứ ba, Core M vPro, hướng đến các PC cho thị trường doanh nghiệp bởi nó được trang bị công nghệ vPro để tăng cường tính bảo mật và khả năng quản trị thiết bị cho các công ty, tổ chức.

Hiện Intel chưa công bố thời điểm ra mắt chính thức cho Broadwell, tuy nhiên hãng ước tính rằng "những thiết bị Broadwell đầu tiên, bao gồm các máy 2 trong 1 không dùng quạt chạy trên chip Core M, sẽ lên kệ vào cuối năm năm. Nhiều sản phẩm từ nhiều OEM khác sẽ xuất hiện thêm trong năm 2015”.

Vì sao lại là Core M?

Theo số liệu mới nhất của công ty nghiên cứu IDC, Apple đang dẫn đầu thị trường tablet trên toàn cầu trong quý 2 năm nay với thị phần 26,9%. Tổng cộng hãng đã giao được 13,3 triệu chiếc iPad trong ba tháng vừa qua. Xếp sau Apple là Samsung với tỉ trọng 17,2%, tương ứng với 8,5 triệu chiếc tablet được giao và tăng 1,6% so với quý 2 năm 2013.

Với những số liệu này, chúng ta có thể thấy một cách dễ dàng rằng vi xử lí ARM hiện đang độc chiếm thị trường tablet, còn CPU Intel chỉ xuất hiện lẻ tẻ thông qua những sản phẩm có thị phần rất nhỏ. Chip A-series mà Apple đang xài cho iPad cũng dựa trên vi kiến trúc ARM, chip Exynos hay Qualcomm trong tablet Samsung cũng vậy. Intel chỉ có mặt lẻ tẻ trên thị trường thông qua sản phẩm của Lenovo, Asus, Acer, vốn chỉ có thị phần 4,9%, 4,6% và 2% mà thôi.

Chính vì lẽ đó mà Intel cho ra đời Core M với một mục đích đầy tham vọng: giành lại thị phần máy tính bảng cao cấp. Tuy nhiên, đây không chỉ là các tablet bình thường mà là những thiết bị lai (Intel gọi là 2 trong 1), những chiếc máy tính bảng có thể gắn vào đế bàn phím rời để biến thành laptop hoặc gỡ ra khi cần sử dụng riêng biệt. Quan trọng hơn hết, chúng có thể chạy ngon lành mà không cần đến quạt tản nhiệt, một điều trước nay hiếm thấy trên các tablet dùng CPU Intel x86/64 (còn máy tính bảng dùng chip ARM như iPad và loạt thiết bị Android thì đã không cần đến quạt từ lâu). Như lời nhận xét của trang ZDNet thì “trong bối cảnh doanh số iPad chậm lại, máy tính lai đang dần chiếm được vị trí vững chắc hơn”.

Với Core M, Intel muốn mang ba yếu tố quan trọng đến cho các máy tính bảng thế hệ mới. Đây cũng là những thứ giúp công ty cạnh tranh được với các sản phẩm đối thủ khác trên thị trường, và tất cả đều được hãng tối ưu hóa cho thiết bị 2 trong 1 dạng có thể gỡ riêng bàn phím. Thực chất thì đây cũng chính là ba lợi ích lớn nhất mà Core M nói riêng và Broadwell nói chung mang lại cho người tiêu dùng chúng ta. Chúng là:

• Thiết kế mỏng, nhỏ và nhẹ
• Hiệu năng cao
• Thời lượng pin dài

Hồi đầu tháng 6/2014, Intel đã giới thiệu một mẫu thiết kế PC tham chiếu mới sử dụng vi xử lí Intel Core M. Thiết bị mang tên “Llama Mountain” này chính là một chiếc tablet với màn hình 12,5", mỏng chỉ 7,2mm (mỏng hơn iPad) và có trọng lượng 670g. Khi cần thiết, người dùng có thể gắn nó vào đế bàn phím rời để sử dụng như một chiếc máy tính xách tay thực thụ, đúng với ý định của Intel về các máy 2 trong 1 của nửa sau năm nay và đầu năm 2015. Tất nhiên, vì sử dụng Core M nên Llama Mountain không cần quạt tản nhiệt, điều đó giúp thân hình của sản phẩm mỏng hơn, ít hao pin hơn, độ ồn cũng giảm xuống mức tối thiểu.

Asus mới đây cũng công bố Transfomer Book T300 Chi dùng Broadwell với màn hình 12,5" và độ mỏng tương tự như thiết kế của Intel, ngoài ra nó còn dùng tấm nền IPS độ phân giải 2560 x 1440.

Ngoài ra, Intel còn muốn mang đến cho thị trường PC một hơi thở mới. Như các bạn đã biết, trong thời gian qua tình hình PC hết sức ảm đạm do bị lấn át bởi smartphone, phablet lẫn tablet. Với Core M, Intel hi vọng mọi người sẽ thấy được sự đột phá trong thiết kế của các máy tính bảng và máy tính lai, từ đó đồng ý chịu bỏ tiền ra để sắm cho mình những sản phẩm mới để hưởng được nhiều lợi ích về mặt pin, hiệu năng cũng như mức độ tiện dụng.

Core M và những thách thức với thiết bị không quạt

Ở phần này chúng ta sẽ nói nhiều về việc một chiếc máy tính sử dụng CPU Intel nhưng lại không cần quạt tản nhiệt, và đây cũng là một chi tiết mà nhiều anh em rất quan tâm. Intel gọi nỗ lực của họ là “Fanless Challenge” (dịch: thách thức không cần quạt), điều này phản ánh nỗ lực của công ty trong việc hiện thực hóa những chiếc máy tính bảng dưới 10”, mỏng dưới 9mm và được làm mát thụ động.


Một trong số các vấn đề mà Intel phải đối mặt đó là việc những thiết bị nhỏ và mỏng như thế thường có giới hạn tản nhiệt rất kém, kém hơn nhiều so với những chiếc laptop hay desktop mà bạn đang xài. Một chiếc tablet 10” mỏng 10mm sẽ cần một con chip SoC có công suất hoạt động dưới 5W. Để giải quyết chuyện này, Intel đã nhờ đến sự cải thiện hiệu năng của nền tảng Broadwell, việc tối ưu hóa sức mạnh GPU, cùng với đó là quy trình sản xuất 14nm, tất cả hội tụ lại trong CPU Core M và mang đến cho tablet mức độ tiêu thụ năng lượng mà kiểu thiết bị này đòi hỏi.

Nhưng chỉ nhiêu đó là không đủ. Intel phải đi một bước xa hơn, hãng phải tạo cho Core M phần đế (die) riêng, đồng thời thiết kế một biến thể của quy trình 14nm chỉ để phục vụ việc sản xuất CPU đặc biệt này. Biến thể đó sẽ giúp giảm lượng điện tiêu thụ của chip xuống thấp hơn nữa thông qua việc tối ưu hóa các bóng bán dẫn ở mức điện thế và mức xung nhịp hoạt động thấp. Điện dung của sản phẩm giảm 15%, điện thế hoạt động tối thiểu giảm 10%, độ rò điện cũng giảm đi đáng kể. Nói cách khác, Intel đã thực hiện những động thái nhằm tiết giảm việc tiêu thụ điện của Core M nhiều hơn so với một quy trình 14nm tiêu chuẩn, và mức giảm đó vào khoảng 10%.

Vẫn chưa xong. Intel còn tích hợp PCH (Platform Controller Hub - bộ điều khiển đường truyền dữ liệu và các tính năng phụ trợ cho CPU) lên chung một đế với Core M nhằm giảm mức tiêu thụ điện của cả SoC. Bản thân PCH vẫn được sản xuất trên dây chuyền 32nm vì lý do chi phí và một vài thứ khác, và mặc dù nó không hút nhiều điện lắm nhưng trong bối cảnh Intel muốn tối ưu hóa mọi thứ thì việc tiết kiệm từng miliwatt cũng là cực kỳ quan trọng. Nhờ đó, cả cụm PCH-LP thế hệ mới đã giảm lượng điện tiêu thụ đi 25% trong chế độ rỗi và 20% trong chế độ chạy tích cực.



Cuối cùng, Intel còn tích hợp thêm các dây điện cảm 3D nằm bên dưới mỗi “gói” CPU, đồng thời bổ sung trạng thái năng lượng mới là PL3 cho vi xử lý Core M. Trạng thái này hứa hẹn mang lại hiệu năng cao hơn cho việc xử lý mặc dù chỉ trọng thời gian ngắn, ngoài ra nó còn tăng tối đa lượng điện mà cục pin có thể cung cấp cho các linh kiện. Nói đúng ra thì việc chạy PL3 sẽ khiến pin hao nhanh hơn, tuy nhiên bằng cách định nghĩa rõ ràng mức này, thiết bị sẽ biết khi nào mới cần đến PL3 và chỉ khi đó hiệu năng mới được tăng cao, còn bình thường thì máy sẽ chạy ở PL2 hoặc thấp hơn nhằm cân bằng mọi yếu tố từ sức mạnh cho đến thời lượng pin, cũng là để bảo vệ viên pin cho chúng ta.


Kết

Intel sẽ không bao giờ ngừng phát triển. Hiện tại công ty đã chuẩn bị kế hoạch cho các đời CPU khác sau Broadwell, và liền sau đó sẽ là Skylake. Và như mình đã nói ở trên, Skylake sẽ thuộc vào pha "tick", tức là có rất nhiều tính năng mới mặc dù nó cũng được xây dựng trên cùng kiến trúc 14nm như Broadwell. Nhưng đó là chuyện của năm sau, của tương lai. Còn trong những tháng tới đây chúng ta hãy cùng chờ đón Broadwell nhé.