Problemy z uzyskaniem wysokiej wydajności klasycznych mikroprocesorów skłoniły konstruktorów do poszukiwania nowych rozwiązań. Efektem prac było opracowanie procesorów dwurdzeniowych, integrujących w jednej obudowie dwa osobne rdzenie procesora, połączone ze sobą jednak ściślej, niż w przypadku klasycznej architektury dwuprocesorowej. Pierwszym procesorem firmy Intel o architekturze dwurdzeniowej był Pentium D.

Model Smithfield zadebiutował w 2005 roku pod nazwa Pentium 4 EE i był taktowany zegarem o częstotliwości 3200 MHz. Obsługiwał technologie HyperThreading, oferując użytkownikowi cztery logiczne jednostki przetwarzania danych, jednakże wyłączenie HT często pozwalało uzyskać nieco wyższa wydajność.

Sprzedawany był jako procesor dwurdzeniowy, pomimo ze składa się z dwóch odrębnych rdzeni Pentium 4 Prescott połączonych w jednej obudowie wspólna magistrala FSB; w efekcie jest to zatem system wieloprocesorowy, co utrudnia wydajne uruchamianie wątków należących do jednego procesu ,każdy rdzeń dysponuje własna pamięcią podręczną L2 1024 KB. Magistrala FSB, początkowo 133 MHz QDR, szybko została przyspieszona do 200 MHz QDR by zniwelować koszt wymiany danych miedzy rdzeniami. Procesory z serii Smithfield zostały zaoferowane również jako "domowe" Pentium D.

W tej wersji nie obsługują one technologii HT i oferowane są z nominalna częstotliwością taktowania 2666, 2800, 3000 i 3200 MHz. Procesory Smithfield pasują do podstawki LGA775 i zasilane są napięciem od 1,20 V do 1,40 V. W zależności od modelu maksymalna moc pobierana wynosi od 95 W do130 W.

Nowszy model Presler produkowany jest w postaci jednej płytki krzemowej zawierającej oba ściśle połączone rdzenie. Zlikwidowano w ten sposób wąskie gardło w postaci wspólnej magistrali FSB. Odmiana sprzedawana jako Pentium 4 EE taktowana jest zegarem o częstotliwości 3466 lub 3733 MHz i korzysta z magistrali 266 MHz QDR. Pojemność pamięci cache L2 wynosi 2048 KB, każdy rdzeń dysponuje własnym blokiem. Napięcie zasilania wynosi od 1,20 V do 1,337 V, a moc wydzielana do 130 W. Procesor pasuje do podstawki LGA775.

Domowe odmiany Pentium D Presler taktowane są zegarem o częstotliwości od 2800 MHz do 3600 MHz. Oprócz spowolnionej magistrali FSB są one identyczne w stosunku do wersji Pentium 4 EE.

Oznaczenia procesorów Core maja związek wyłącznie z ich względną wydajnością oraz liczba rdzeni, nie mając powiązania z częstotliwością taktowania. Model Conroe był pierwszym należącym do rodziny Core. Na rynek procesory Coroe zostały wprowadzone w 2006 roku pod nazwami Core 2 Solo i Core 2 Duo. Produkowane są w technologii 65 nm, pasują do standardowego gniazda LGA775. Magistrala FSB taktowana jest zegarem od 266 do 333 MHz Napięcie zasilania wynosi od 0,85 V do 1,36 V, a moc wydzielana mieści się w zakresie do 65 W.

Procesory Core 2 Solo i Duo Conroe taktowane są zegarem o częstotliwości od 1866 MHz do 3000 MHz i zawierają blok pamięci podręcznej L2 o pojemności od 2048 KB do 4096 KB.

Model Allendale stanowi uproszczona odmianę Conroe. Ponieważ zawiera tylko 2048 KB pamięci podręcznej L2, rdzeń Allendale jest mniejszy i tańszy w produkcji. Procesory Core 2 Duo Allendale taktowane są zegarem o częstotliwości od 1800 MHz do 2200 MHz, zawierają 2048 KB pamięci podręcznej L2 i korzystają z magistrali FSB 200 MHz lub 266 MHz QDR.

Merom to mobilna odmiana rdzenia Conroe. Dostępne są odmiany o różnym stopniu oszczędności mocy standardowa i o obniżonym napięciu zasilania. Częstotliwości taktowania wynoszą od 1600 MHz do 2600 MHz, napięcie zasilania od 0,75 V do 1,30 V, wydzielana moc zaś nie przekracza 45 W, typowo: 35 W, modele niskonapięciowe: 10 - 15 W. Pamięć podręczna ma pojemność 2048 lub 4096 KB, zaś magistrala FSB pracuje, w celu zmniejszenia poboru mocy- z częstotliwością 133 MHz lub 200 MHz QDR.

Model Kentsfield, sprzedawany pod nazwami Core 2 Quad, Core 2 Extreme oraz Xeon, zbudowany jest z dwóch odrębnych dwurdzeniowych układów scalonych, połączonych wspólna magistrala FSB 266 MHz lub 333 MHz QDR. Każdy z układów składowych ma własny blok pamięci podręcznej 4096 KB i pracuje z częstotliwością od 2400 MHz do 3000 MHz . Całość wydziela do 130 W ciepła.

Tak zbudowany procesor, mimo posiadania czterech rdzeni, nie jest w stanie osiągnąć pełnego potencjału układów czterordzeniowych i przypomina architektura pierwsze dwurdzeniowe modele Pentium 4. Nic dziwnego, że układy te są obiektem krytyki firmy AMD, a obaj konkurenci (AMD i Intel) pracuja intensywnie nad modelami procesorów od podstaw czterordzeniowymi. Podstawki i obudowy procesorów Intel.

W miarę rozwoju technologii i powstawania nowych modeli procesorów rosły wymagania stawiane ich obudowom. Stosowane tu materiały musza charakteryzować się dobrymi właściwościami cieplnymi, elektrycznymi i mechanicznymi.

Stały wzrost liczby tranzystorów powoduje konieczność odprowadzania ogromnej ilości ciepła, które wytwarza się w strukturze półprzewodnikowej. Taktowanie zegarami z zakresu wielu setek MHz powoduje, iż wszystkie sygnały są przebiegami o bardzo wysokich częstotliwościach, a ich jakość zależy od parametrów falowych połączeń, również tych na odcinku od struktury półprzewodnikowej do podstawki procesora. Obudowy musza też być odporne mechanicznie. Radiatory i wentylatory są coraz bardziej masywne, a ich siła nacisku na procesor jest niemała.