第二代 High-K + Metal Gate 電晶體

2007 年 Intel 首次在代號為 P1266 的 45nm 制程中使用上 High-K 物料配搭 Metal Gate 電晶體技術，令電晶體漏電情況大幅降低，因此 Intel 45nm 處理器在功耗及熱量表現上，均擁有高水平表現，而直至目前為止，亦只有 Intel 把 45nm High-K + Metal Gate 電晶體技術於量產之中。由於 High-K 物料配搭 Metal Gate 電晶體技術帶來優秀表現， Intel 45nm 研發至量產是 Intel 歷史中最快完成的，所需的研發時間僅為 65nm 的一半。

代號為 P1268 的全新 Intel 32nm 制程，主要建基於現有的 45nm High-K + Meta Gate 電晶體技術，並作出了大幅度的改良，包括 High-K dielectric ( 高介電係數介電材料 ) 的等效氧化層厚度，由 45nm 制程的 1nm 降低至 32nm 制程只有 0.9nm ，並且 Gate length ( 閘極長度 ) 縮少至只有 30nm ， Transistor Gate Pitch( 閘極距離 ) 繼續以每兩年縮少 0.7x 的目標發展中， Intel 的 32nm 是現時所有相同制程中其 Gate Pitch 最窄小的。

透過了降低 High-K dielectric 的等效氧化層厚度及 Gate length ， Intel 32nm 的 NMOS 及 PMOS 電晶體效能相較上 45nm 提升 14% 及 22% ， Leakage Current( 漏電 ) 比較上代制程， NMOS 電晶體減少漏電超過 5x ， PMOS 電晶體減少漏電超過 10x ，以上的改善令處理器工程師在電路設計時規限大幅減少，亦 Die Size 可以更細少，當然處理器核心時脈及功耗表現亦能大幅減善。

Intel 32nm 制程同時改用了第四代 Strained Silicon( 應變矽 ) 技術，用 SiGe( 矽鍺 ) 、 Dual-Stress Strained Silicon( 雙應力應變矽 ) 以及先進的應變記憶技術，能夠有效提高晶體管的開關速度和電源效率，此一改變將可在運作時脈及功耗表現在獲益重大改善。

針對加密及解密運算 全新 Intel AES 指令集

Intel Westmere 處理器是「 Tick-Tock 」矽與微架構發展戰略的「 Tock 」，代表推出具有增強微架構的新一代矽制程技術，因此技術改良主要集中於矽制程上，而微架構設計完全則基於 Nehalem 微架構，今代在微架構改良僅加入了六組針對加密及解密運算，全名為「 Intel's Advanced Encryption Standard (AES) Instructions Set 」，如欲了解 Intel Westmere 處理器的主要微架構設計，讀者可瀏覽 <<全新 Nehalem 微架構   Intel Core i7 處理器強勢登場>> 一文。

Intel AES 指令集提供了快速及保密的資料加密及解密運算功能，其運算標準是根據 FIPS Publication number 197 制定的 AES(Advanced Encryption Standard) 規格， AES 是 block cipher( 塊密碼 ) 運算的最主流規格，因此全新 Intel AES 指令集能應用十分廣泛並能為不少應用程序進行加速。

Intel AES 指令集共有六組指令提供硬體 AES 運算加速，包括四組 AES 加密及解密 (AESENC 、 AESENCLAST 、 AESDEC 、 AESDECLAST) ，另外兩組為 AES 金鑰產生 (AESIMC 、 AESKEYGENASSIST) ，相較單純以軟體運算效能可高出 4 倍以上。此外， Intel AES 指令集不僅支援 3 種 AES 官方規格金鑰長度 (ASE128 、 ASE192 、 ASE256) 及所有 AES 官方規格運算模式，並支援數種 AES 非官方定義規格。

除了效能上的提升外，採用 Intel AES 指令集讓資料以 data-independent time 運算及不需要採用 lookup Table ， Cache Attacks 的攻擊無法再成功，而且難以採用 Software Side Channel Attacks 破解，大大提高了資料的安全性及保密性。

此外， Intel Westmere 處理器還加入了一組 Carryless multiply 指令 (PCLMULQDQ) ，讓處理器可以在一個週期內處理兩個 64Bit Carry-less Multiplication( 無攜帶乘法 ) ，它是大部份加密標準所必要處理的元件，採用伽羅瓦計數器模式 (GCM) 。

GCM 模式在 2006 年 4 月得到美國政府批準及支援，與 AES 規格混及使用，並成為 NSA Suite B. 的一部分，它也是 IEEE 802.1ae 標準，並建議使用於轉發率高於 10 Gbps 的應用中，包括 IPsec (IPsec RFC 4106) 協定及 ISO T11 標準光纖通道存儲標準的 P1619 安全協定。

有了 Intel AES 指令集，日後 PC 的 OS Level Disk 可完全加密形以提升保安性，而且不會把系統效能拖垮，不僅在商業應用上令保密性大幅提高，一般 PC 用戶的個人資料亦得到更好的保障。