Intel Atom - Définition

Netbooks & Nettops

Diamondville

Les processeurs Diamondville appartiennent aussi à la microarchitecture Silverthorne. On distingue les modèles de la série N dédiés aux Netbooks tandis que les modèles de la série 200-300 sont pourvus d'un TDP plus élevé et se cantonne à quelques exceptions près aux Nettops. Ils constituent avec le chipset 945GC-GSE la plateforme Shelton destinée à concurrencer les AMD Sempron sur les ordinateurs portables premier prix tout en leur offrant une plus grande autonomie (8 heures environ). Il s'agit en fait de la deuxième version de la plateforme Shelton, la première version constituée d'un Celeron sans cache L2 et associé à un chipset i845GV n'a jamais été commercialisé. Outre le secteur des OEM, les processeurs Diamondville sont aussi disponibles sur carte-mère au format mini-ITX.

A la fin septembre 2008, Intel a lancé son premier processeur Atom double cœur : l'Atom 330. Il consiste en la juxtaposition de deux dies Diamondville 230 sur le même package et reliés entre eux et avec le chipset par un FSB 533 MHz. Mais sa consommation est jugé trop élevée (TDP de 13 W) pour une utilisation dans un netbook et son tarif initiale de 43 $ le rapprochait fortement des Celeron. Bien que ces modèles n'ont pas été conçu pour de l'overclocking, MSI proposa pour son Wind une option dans le Bios permettant de monter la fréquence du processeur jusqu'à 2 GHz, un utilisateur a même réussi à monter jusqu'à 2,315 GHz grâce à un refroidissement à l'azote.

Modèle	Cœurs		Fréquence	Cache		Mult.	Tension	Révision (Sspec)	TDP	Bus	Socket	Référence	Commercialisation
	Physique	Logique		L1	L2								Début	Fin
Atom 3x0
330	2	4	1,60 GHz	2 × 56 Kio	2 × 512 Kio	×12	0,9 - 1,1 V	C0 (QKGY, SLG9Y)	8 W	FSB - 533 MT/s	BGA 437		21 septembre 2008	7 mai 2010
Atom 2x0
230	1	2	1,60 GHz	56 Kio	512 Kio	×12	0,7 - 1,2 V	C0 (SLB6Z)	4 W	FSB - 533 MT/s	BGA 437		3 juin 2008	7 mai 2010
Atom N2x0
N280	1	2	1,66 GHz	56 Kio	512 Kio	×10	1,1 V	C0 (SLGL9)	2,5 W	FSB - 667 MT/s	BGA 437		1er trim. 2009
N270	1	2	1,60 GHz	56 Kio	512 Kio	×12	1,1 V	C0 (SLB73)	2,5 W	FSB - 533 MT/s	BGA 437		3 juin 2008	7 mai 2010

Plate-forme Shelton

Chipset 945GC

Le premier chipset assorti au Atom de type Diamondville s'est révélé peu adapté aux processeurs Atom et à leur régime de faible consommation. Il est en effet issu de la famille Lakeport lancée en novembre 2005 d'où une gravure de 90 nm mais surtout un TDP élevé de 22,2 W à comparer aux 2,5 à 8 W pour le processeur (CPU) et auquel il faut rajouter celui du southbridge (3,3 W). Ce dernier est un southbridge ICH7 et les deux puces occupent en outre un espace conséquent (34×34 mm pour le northbridge et 31×31 mm pour le southbridge) ce qui limite la miniaturisation. La composante graphique du 945GC est le GMA950, il est cadencé à 400 MHz et ne supporte que DirectX 9. Il utilise en outre une partie de la mémoire vive comme mémoire vidéo. Au vu de ces piètres performances, Intel cantonna ce chipset au secteur des nettops, privilégiant le 945GSE pour les netbooks.

Chipset 945GSE

Le 945GSE se présente comme une solution plus adaptée pour les netbooks à base de solution Atom de par sa consommation réduite (TDP : 11,8 W) mais ils conservent les mêmes défauts que le 945GC à savoir une technologie relativement ancienne, la présence d'un cœur graphique GMA950 et d'une troisième puce : le southbridge ICH7-M au TDP similaire (3,3 W). Seule l'utilisation de puces tiers permet d'améliorer ses performances pour la lecture de flux HD par exemple.

Chipset GN40 (annulé)

Au début de l'année 2009, Intel devait rattraper son retard sur la plate-forme Ion grâce à l'arrivée du chipset GN40 associé à la commercialisation de l'Atom N280. Ce chipset se distinguait tout d'abord par sa conception récente puisque dérivée du GM45 sorti en septembre 2008. Il intégrait un nouveau contrôleur mémoire qui permettait de supporter la mémoire DDR2 667 MHz contre 533 MHz pour les précédents chipsets. Il bénéficiait aussi du GMA X4500HD qui permet contrairement au GMA950 de décoder les flux HD en 1080p mais ne pouvait supporter la lecture de Blu-ray. Cependant le support l’accélération vidéo HD n'aurait été possible que via l'utilisation d’une API spécifique (DXVA 2.0) qui n'est disponible que sous Windows Vista tout comme le support de DirectX 10 or Windows Vista fut très peu utilisé sur les netbooks au profit de Windows XP. De plus cette évolution des performances se serait fait au détriment de la consommation puisque son TDP était annoncé à 16,5 W. Il continuait en outre de dépendre d'une troisième puce pour le southbridge (ICH9-M) mais face à une baisse de la demande en netbooks, Intel se résigna à annuler en mai 2009 son chipset.

Plate-forme ION (NVIDIA)

Pour concurrencer les solutions Intel pour sa gamme Atom, Nvidia a dévoilé en décembre 2008 sa plate-forme ION. Le prototype dévoilé alors se basait sur un Atom 230 ou 330 auquel était associé un chipset GeForce 9400M (MCP79), le tout implanté sur une carte-mère au format Pico-ITX. En comparaison de la GeForce 9400, la version mobile se distingue par sa fréquence du cœur et des shaders plus basse : 450 MHz/1100 MHz contre 580 MHz /1400 MHz pour la 9400 ce qui permet d'abaisser sa consommation. Contrairement aux chipsets Intel, la GeForce 9400M se contente d'une seule puce contre deux pour les 945 en raison de la disparition du southbridge. Elle est en outre gravée en 65 nm et mesure 35×35 mm.
Asus avait auparavant tenté l'expérience avec le N10, un ultraportable équipé d'un Atom N270 et d'une GeForce 9300M GS commercialisé en septembre 2008. En août 2009, des rumeurs ont commencé à circuler sur l'apparition d'une déclinaison ION LE qui se distinguerait par l'absence de support de DirectX 10. Il s'avéra par la suite que cette version LE n'était qu'une astuce marketing pour distinguer les modèles à destination de Windows XP. Le ION LE est en outre basé sur la même puce que la plate-forme ION ce qui rend possible sa transformation en modifiant le pilote graphique. Certaines rumeurs parlaient aussi du développement d'un second chipset décrit comme une version spéciale de la puce MCP7A et capable de supporter le SLI grâce à ses deux liens PCIe 8x. Dans le même temps, des rumeurs ont aussi circulé

Cette solution s'est avéré très vite intéressante au regard tout d'abord de ces performances graphiques très supérieures aux chipset 945GSE et 945G. Elle bénéficie de plus d'un TDP de seulement 12 W contre respectivement 6 et 21 W pour les solutions d'Intel. La plate-forme ION permet ainsi de mieux gérer les flux HD, l'interface Aero de Windows ainsi que le support des logiciels basés sur CUDA. La plate-forme Ion se concentre sur deux puces contre trois pour la plate-forme Shelton ce qui offre un gain de place, d'où la présentation sur un format Pico-ITX, mais offre aussi une connectique plus riche comprenant le HDMI ainsi que le support du son LPCM sur huit canaux. Par la suite, la plate-forme ION fut à son tour déclinée en carte mère au format micro-ITX pour processeur Atom mais des variantes existent aussi pour socket LGA775 (GeForce 9300 et 9400). En début d'année 2010, Asrock a lancé une carte mère au format mini-ITX qui se distingue des autres production par la présence de deux ports DDR3-1066.

Mais très vite, face à cette concurrence inattendue, une rumeur indiqua qu'Intel refusait de vendre à ses partenaires des processeur Atom sans chispet Intel ce que le fondeur réfuta par la voix de son porte-parole Bill Calder. Intel allant même jusqu'à convaincre les fabricants que le MCP79 réduirait l'autonomie en lui faisant perdre une heure d'autonomie et offrait de moins bonnes performances en mode bureautique ou multimédia. La tension entre les deux sociétés ne s'apaisa pas pour autant et au cours du mois de mai 2009, le PDG de NVIDIA, Jen-Hsun Huang, indiqua que Intel continuait de freiner le développement de sa plate-forme en proposant le processeur seul à 45 $ contre 25 $ pour le couple Atom + Chipset Intel ce que démentit Intel invoquant des offres commerciales pour ses clients.

Plate-forme SiS

SiS a aussi proposé un chipset pour Atom concurrençant le 945GC. Il est constitué de trois puces : un northbridge SiS672 associant une puce graphique SiS Mirage 3, un southbridge SiS968 et une puce SiS307DV qui fourni une sortie numérique DVI. L'ensemble consomme 22 W et est destiné aux nettops ultra-fins. Le premier produit proposé avec cette plate-forme est le Lenovo Q100.

Pineview

La seconde génération de l'Intel Atom a été dévoilé officiellement le 22 décembre 2009 mais n'est commercialisé qu'à partir du 4 janvier 2010 en vue de remplacer les précédentes gammes basées sur la microarchitecture Silverthorne. L'Atom Pineview inaugure une nouvelle microarchitecture nommé Lincroft qui fut évoqué pour la première fois au cours de l'IDF 2008 de Pékin. Il intégrait alors la plate-forme Moorestown, remplaçante de la plate-forme Menlow. Ce n'est qu'au cours du second semestre 2009 que la plate-forme prend le nom de Pine Trail. Deux familles composent cette plate-forme : la gamme D (Desktop) est destinée au marché de la bureautique tandis que la gamme N (Netbook) est développée pour les appareils mobiles et bénéficie en cela d'un TDP plus faible.
Le Pineview consiste en une puce de type System on Chip : à l'image des processeurs Nehalem, il intègre sur le même die le processeur central (CPU), le contrôleur mémoire et le processeur graphique (IGP). Dans le cas des modèles double-cœurs, les deux cœurs sont dorénavant intégrés sur le même die contrairement au modèle Diamondville 330 et communique entre eux via un FSB 667 MHz. La plate-forme Pine Trail passe de trois à deux puces d'où un gain d'espace et de consommation mais aussi de coût de fabrication. Cette optimisation s'est par la suite poursuivie avec le design de référence Canoe Lake qui permet de concevoir des netbooks plus fin d'une épaisseur de 14 mm grâce à une amélioration le système de refroidissement.

Modèle	Cœurs		Fréquence		Cache		Mult.	Tension	Révision (Sspec)	TDP	Bus	Socket	Référence	Commercialisation
	Physique	Logique	Processeur	IGP	L1	L2								Début	Fin
Atom série D
D525	2	4	1,80 GHz	400 MHz	2 × 56 Kio	2 × 512 Kio		0,800 - 1,175 V	B0 (SLBXC)	13 W	DMI + 2×DDR3/DDR2	BGA 559		21 juin 2010
D510	2	4	1,66 GHz	400 MHz	2 × 56 Kio	2 × 512 Kio		0,800 - 1,175 V	B0 (SLBLA)	13 W	DMI + 2×DDR2	BGA 559		4 janvier 2010
D425	1	2	1,80 GHz	400 MHz	56 Kio	512 Kio		0,800 - 1,175 V	A0 (SLBXD)	10 W	DMI + 2×DDR3/DDR2	BGA 559		21 juin 2010
D410	1	2	1,66 GHz	400 MHz	56 Kio	512 Kio		0,800 - 1,175 V	A0 (SLBMH)	10 W	DMI + 2×DDR2	BGA 559		4 janvier 2010
Atom série N
N550	2	4	1,50 GHz	200 MHz	2 × 56 Kio	2 × 512 Kio			? (SLBXF)	8,5 W	DMI + 2×DDR3	BGA 559		24 août 2010
N475	1	2	1,83 GHz	200 MHz	56 Kio	512 Kio			A0 (SLBX5)	6,5 W	DMI + 2×DDR3/DDR2	BGA 559		1er juin 2010
N470	1	2	1,83 GHz	200 MHz	56 Kio	512 Kio			A0 (SLBMF)	6,5 W	DMI + 2×DDR2	BGA 559		1er mars 2010
N455	1	2	1,66 GHz	200 MHz	56 Kio	512 Kio			A0 (SLBX9)	5,5 W	DMI + 2×DDR3/DDR2	BGA 559		1er juin 2010
N450	1	2	1,66 GHz	200 MHz	56 Kio	512 Kio		0,9625 - 1,175 V	A0 (SLBMG)	5,5 W	DMI + 2×DDR2	BGA 559		4 janvier 2010

Plate-forme Pine Trail

Processeur graphique GMA3150

Le processeur reste gravé en 45 nm mais inclut dorénavant sur le même die la composante graphique (IGP) à l'image des modèles Clarkdale. Il s'agit d'une évolution du vieillissant GMA950 baptisée GMA3150. Sa fréquence oscille entre 200 MHz (série N) et 400 Mhz (série D), il supporte DirectX9 et l'accélération matérielle du MPEG-2. En l'état l'IGP ne peut, comme sur la génération précédente, gérer les flux HD ce qui nécessitera le recours à des composants tiers tels que l'intégration d'une puce Broadcom Crystal HD pour le décodage matériel et dont la consommation oscille entre 30 mW et 1 W. La première génération de puce (BCM70012) ne gère pas le DivX et est au format Mini Card. Elle est à ce jour la seule à être disponible en vente à l'unité mais son prix a fortement augmenté depuis sa commercialisation. Broadcom a ensuite proposé une nouvelle génération de carte (BCM70015) qui corrige certaines défauts comme le support du DivX tout en étant plus petite car en format Mini Card demi-hauteur (low profile).

Southbridge NM10

L'intégration du processeur graphique dans le processeur central s'accompagne aussi du contrôleur mémoire qui supporte la DDR2 667 Mhz (série N et D) ou 800 Mhz (série D) sur deux canaux. Le chipset associé aux Atom Pine Trail se réduit ainsi à une seule puce (nom de code Tiger Point) qui se cantonne au southbridge soit la gestion des E/S (Entrées/Sorties). Il consiste en une évolution du vieillissant ICH7-M gravé en 130 nm mais dont la taille diminue de 31×31 mm à 17×17 mm et le TDP de 3,3 W à 2,1 W. Cette miniaturisation a cependant des effets négatifs puisqu'elle limite la connectique du NM10. Ainsi un seul contrôleur EHCI est implanté ce qui plafonne le débit des huit ports USB 2.0 à 480 Mo/s et le contrôleur Ethernet est limité à 100 mégabits/s. Les ports PCIe sont réduit à quatre liens (configurables en 4 ports 1x ou en un seul port 4x) et seul deux ports SATA sont supportés. La principale évolution concerne le vieillissant bus FSB qui est remplacé par un lien DMI tandis que la gestion du WiFi peut-être confiée au choix à deux puces additionnelles : Condor Peak (WiFi) et Kilmer Peak (WiFi et WiMax).

Plate-formes spécialisées

Pour diversifier les débouchés de sa gamme de processeur Atom, Intel a décider de proposer des plates-formes pour des usages spécifiques ce qui lui permet en outre de concurrencer d'autres gammes de processeur comme les ARM ou les MIPS . Ils intègrent d'anciens southbridges offrant une connectique plus riche que le NM10 et qui est permise grâce à une compatibilité du lien DMI avec les ICH (I/O Controller Hub). Pour rappel, ces processeurs ne nécessitent pas de chipset au sens large (northbridge + southbridge) car le northbridge est dorénavant intégré au processeur.

Systèmes embarqués : ICH8M

Intel à introduit les processeurs Pineview au sein de la gamme embarquée et proposent en conséquence des plates-formes incluant le southbridge ICH8M en remplacement du NM10. Bien que conçu en 2007, ce southbridge offre une connectique plus riche avec 6 liens PCIe, un port PATA (très utilisé dans le milieu industriel) et des débits USB plus importants grâce à la présence de deux contrôleurs EHCI. En outre il consomme à peine plus que le NM10 avec 2,4 W pour une dimensions de 31×31 mm. En comparaison du NM10, le ICH8M s'avère ainsi plus avantageux au point que certains se posent la question de l'utilité du NM10.

Systèmes RAID : ICH9R

Le ICH9R se caractérise par la présence d'un contrôleur Raid en mode 0, 1, 5 ou 10 ce qui permet de concevoir des plates-formes pour des systèmes de type NAS. Le ICH9R consomme bien plus mais offre une connectique Ethernet 100 mégabits/s, le support des doubleurs de ports pour relier jusqu'à 12 disques durs, un connecteur PATA et six ports SATA 3 Gbps. Tout comme le ICH8M, il date de 2007 et comporte deux contrôleurs EHCI pour gérer douze ports USB 2.0.

Plate-forme ION (NVIDIA)

L'arrivé des processeurs Pineview a considérablement compliqué la tâche à NVIDIA pour proposer une alternative avec sa plate-forme ION. La forte intégration des composants au sein du processeur (northbridge, IGP) limitent fortement la marge de manœuvre de NVIDIA. Ne disposant pas en outre de licence DMI pour concevoir un chipset en remplacement du NM10, NVIDIA se retrouve contraint d'exploiter le PCIe 1x pour y connecter un simple GPU l'empêchant par la même de proposer une connectique plus complète comme ce fut le cas auparavant.

Très vite, les premières rumeurs ont commencé à apparaitre sur ce qui est alors nommé ION 2 et décrivant non plus une plate-forme mais un simple GPU basé sur le G218 que l'on retrouve sur les GeForce 210 et 310. Plusieurs observateurs s'interrogèrent sur les performances de l'ION 2 car le débit des quatre liens PCIe 1x (4×250 Mo/s) fourni par le NM10 n'est pas suffisant pour offrir de bonnes performances graphiques d'autant plus que des tests préliminaires n'annonçaient pas des performances à hauteur de la précédente plate-forme. Par la suite l'annonce de la technologie Optimus permit d'esquisser la solution envisagée par NVIDIA que certains ont relié au fonctionnement des 3dfx où la gestion de la 2D était gérée par l'IGP et la 3D par le GPU.

La nouvelle plate-forme ION fut finalement annoncé à l'ouverture du CeBIT 2010 bien que d'autres la prévoyait pour le CES. Annoncé comme ION 2 puis ION 2010 quelques jours avant le CeBIT, NVIDIA décida à conserver sa précédente marque ce qui risque de créer des confusions entre ces deux plates-formes. La carte choisi est basé sur le G218 et sera donc similaire à une G210 et une G310. Par rapport au 9400M, cette nouvelle monture est gravé en 40 nm et supporte jusqu'à 512 Mo en DDR2 ou DDR3 (contre 256 Mo DDR2 auparavant). NVIDIA proposera deux version de sa plate-forme. La première sera destiné aux netbooks dont la taille de l'écran sera inférieure à 12 pouces, elle disposera de seulement 8 CUDA Cores tandis que la version pour nettops et netbooks supérieurs sera pourvu de 16 CUDA Cores. Dès lors certains se demandent si les constructeurs ne sauront pas tenté de mélanger les versions en intégrant, par exemple, des modèles 8 CUDA Cores au sein de nettops mais NVIDIA devrait indiquer le type de carte GPU via un logo associé. Pour compenser la perte de performance lié à l'utilisation d'une seule ligne du bus PCIe 1x soit 250 Mo/s, NVIDIA a introduit la technologie Optimus. Derrière ce nom se cache en fait une réactualisation de l'Hybrid SLI qui consiste à alterner entre l'IGP et le GPU en fonction des besoins ce qui permettrait de limiter la consommation et donc améliorer l'autonomie des netbooks. Il s'agit d'une solution strictement logicielle et indépendante de la plate-forme ION mais Asus a décidé de proposer un netbook (EeePC 1201PN) dépourvu de la technologie Optimus sans que l'on en connaisse la raison.

En marge des précédentes plates-formes, NVIDIA propose aussi une carte graphique de référence en PCIe 1x et au format Low-profile (à épaisseur réduite). Mais le recentrement sur une simple carte graphique additionnelle soumet NVIDIA a davantage de concurrence. MSI a ainsi annoncé le Wind DE220, un nettops équipé d'un Atom Dx10 mais accouplé à une Radeon Mobility HD43x0.

Cedarview

La prochaine génération d'Atom pour les nettops et netbooks (successeur des Pine Trail) est prévu pour le second semestre 2011. Elle prendra place au sein de la plate-forme Cedar Trail. Plusieurs informations sont depuis apparues sous réserve de modifications :

• Gravure 32 nm.
• Fanless.
• Support DirectX 10.1 grâce à une puce proche du GMA HD des Core iX.
• Intégration d'un moteur de décodage vidéo pour les flux HD et support du 1080p et de la norme HDMI.
• Conservation du chipset NM10.