네할렘(Nehalem)은 인텔이 개발한 6세대 x86 기반 CPU 마이크로아키텍처로, 2008년 말에 처음 출시되었다. 이전 세대인 코어(Core) 마이크로아키텍처의 성공을 이어받으면서도 구조적으로는 커다란 변화를 꾀한 아키텍처다. 인텔의 '틱-톡(Tick-Tock)' 전략 중 아키텍처의 혁신을 의미하는 '톡(Tock)' 단계에 해당하며, 코어 i 시리즈(i3, i5, i7)라는 새로운 브랜드 명명 체계를 정립한 기점이다.

가장 큰 기술적 특징은 기존의 메인보드 칩셋(노스브리지)에 존재하던 메모리 컨트롤러를 CPU 내부로 통합(Integrated Memory Controller, IMC)했다는 점이다. 이를 통해 CPU와 메모리 간의 데이터 전송 지연 시간을 획기적으로 줄였으며, 기존의 프론트 사이드 버스(FSB)를 대체하는 퀵패스 인터커넥트(QuickPath Interconnect, QPI)와 다이렉트 미디어 인터페이스(DMI) 기술을 도입하여 데이터 대역폭 문제를 해결했다.

캐시 메모리 구조에서도 유의미한 변화가 있었다. 각 코어 전용의 L1, L2 캐시 외에도 모든 코어가 공유하는 대용량의 L3 캐시를 도입하여 데이터 처리 효율성을 높였다. 또한 넷버스트 아키텍처 시절에 사용되었던 하이퍼스레딩(Hyper-Threading) 기술이 다시 부활하여, 하나의 물리 코어가 두 개의 논리 스레드를 처리할 수 있게 됨으로써 멀티태스킹 성능이 크게 향상되었다.

네할렘 아키텍처는 초기 45nm 공정으로 제작되었으며, 대표적인 제품군으로는 하이엔드 데스크톱용인 '블룸필드(Bloomfield)'와 메인스트림급인 '린필드(Lynnfield)' 등이 있다. 이후 32nm 공정으로 미세화된 '웨스트미어(Westmere)' 아키텍처로 진화하며 코어 내부에 그래픽 처리 장치(GPU)를 통합하는 등 추가적인 기술적 진보를 이루었다.

네할렘의 등장은 연산 성능뿐만 아니라 전력 효율 면에서도 괄목할 만한 성장을 보여주었다. 특히 터보 부스트(Turbo Boost) 기술이 처음 적용되어, 작업 부하에 따라 개별 코어의 클록 속도를 동적으로 조절하는 유연성을 갖추게 되었다. 이러한 기술적 기반은 후속작인 샌디브릿지(Sandy Bridge)로 이어지며 현대 CPU 구조의 기틀을 마련한 핵심적인 아키텍처로 평가받는다.