La prossima generazione di chip Core 2 quad-core conterrà 820 milioni di transistor ma, grazie al nuovo processo produttivo a 45 nm, le dimensioni del die di silicio passeranno dai 143 mmq delle attuali CPU a 65 nm a 107 mmq (-25%). Oltre ad andare a beneficio degli ingombri, un processo produttivo più avanzato consente di ridurre i consumi e i costi di fabbricazione.
Nonostante il die più piccolo, il package adottato dai futuri chip a 45 nm si manterrà compatibile con le attuali schede madri per Core 2 e Xeon Core: eventualmente, potrebbe essere necessario aggiornare il BIOS.
Tra le maggiori novità di Penryn c'è la Deep Power Down Technology, un nuovo stato di rismarmio energetico capace di portare i consumi a livelli minimi: ciò sarà possibile grazie alla drastica riduzione delle frequenze e dei voltaggi e allo spegnimento delle cache. Penryn introduce poi le estensioni SSE4, un insieme di 50 nuove istruzioni pensate soprattutto per accelerare le applicazioni multimediali, e un'aggiornata Virtualization Technology (detta Enhanced), che promette di velocizzare la transizione da una macchina virtuale all'altra tra il 25 e il 75%.
Infine, la prima generazione di CPU a 45 nm di Intel potrà godere di cache più generose (fino a 6 MB nelle versioni dual-core e fino a 12 MB in quelle quad-core), di varie ottimizzazioni a livello di architettura (che dovrebbero spingere le performance fino al 45%), e di più elevate frequenze operative, che raggiungeranno i 3 GHz per il core e i 1.600 MHz per il front-side bus.
Nel 2008 sarà la volta di Nehalem, un'architettura che porterà con sé novità molto importanti quali un controller di memoria integrato (una soluzione che AMD impiega già da anni), il ritorno della tecnologia Hyper-Threading (ora definita "Simultaneous multi-threading"), il supporto fino a 8 core e 16 thred simultanei, e la capacità di integrare uno o più processori grafici.
Il controller di memoria integrato, che supporterà le giovani memorie DDR3 e i chipset della serie X38, segnerà anche il progressivo abbandono, da parte di Intel, del front-side bus in favore di una connessione point-to-point simile a quella HyperTransport di AMD. Queste innovazioni non saranno però presenti su tutte le CPU Nehalem, e verranno introdotte in modo molto graduale.
Va tenuto presente che sebbene si parli di "ritorno" alla tecnologia Hyper-Threading, Intel dichiara che non si tratterà della stessa tecnologia introdotta anni addietro nel Pentium 4. Di certo, però, sarà ad essa molto simile, e permetterà di raddoppiare il numero dei core logici e sfruttare più a fondo l'architettura multicore di Nehalem.
Per quanto riguarda il matrimonio tra CPU e GPU, l'approccio utilizzato da Intel non sembra discostarsi molto da quello già descritto da AMD per Fusion: si tratterà sostanzialmente della possibilità di sostituire un core di calcolo della CPU con una GPU, ottenendo in cambio vantaggi sia in termini di performance (la comunicazione fra CPU e GPU è diretta) che di consumi. Questa soluzione interessa particolarmente Apple, che portrebbe utilizzarla in evoluzioni ancora più compatte del Mac mini e di Apple TV.