根据AMD的说法，采用K10架构的Phenom是对Athlon 64核心的完全修改，K10处理器每时钟周期的指令数（IPC）较之K8大大提高，在相同频率下，预计最高可以达到25%的性能提升。K10的代号为Stars（星辰），Stars与2003年成功开发出Athlon 64的时间相隔了三年，在这段漫长的时间里，Stars的核心设计曾经历过多次改变，最终的成品为Phenom带来了比较令人满意的性能提升。
AMD Stars核心架构示意图（图为四核中的一颗核心架构）
AMD K10处理器核心图
和Intel结合两颗双核心于一颗CPU进行封装所不同的是，AMD Phenom是用单一的一颗物理核心实现四核，最终，这个拥有四颗核心的物理核心面积为285mm²，并拥有6亿晶体管，相对于Athlon 64 X2那227万的数目，Phenom的提升幅度超过两倍。
原生四核的设计难度给产品的良品率造成了极大的影响，因为及时有一个核心出现瑕疵，整个四核芯片无疑将报废，为此，AMD找到了一个很好的解决方法，那就是明年第一季度将和我们见面的三核处理器。AMD表示，三核处理器实际上为关闭一颗核心的四核产品，其性能介于双核与四核之间，对购买不起四核处理器的消费者是一个折中的解决方案。不过在产品真正上市之前，这种解决方案是否真的可行并不令人信服。
