隐形巨变:十一代酷睿Tiger Lake引领技术全解读

2020-09-16 14:56:12 1点赞 0收藏 1评论

2020年,各个领域都可谓风云变幻的一年。对耕耘PC市场40余年的英特尔来说更是如此,甚至从8月到9月,经历可谓为跌宕起伏。



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每年一度的PC无用论按时而来,无论是苹果从x86平台迁移还是7nm制程延期,都给英特尔蒙上了一层更厚重的阴云。

直到8月13日,阳光穿云而出,突然曝光的SuperFin技术,英特尔新一代产品的高光时刻到来。代号为Tiger Lake的十一代酷睿的名字早已曝光许久,特别是在英特尔确认7nm制程将有半年延期后,10nm制程的它会有多大的变化,更具体地说是“性能”提升,被广泛热议,其中只有微架构升级为Willow Cove是可被确认的信息。

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相比微架构的改进,工艺制程,特别是晶体管结构方面的改进影响更为广泛而深远。2007年引入High-K介质、2016年推出Tri-Gate晶体管(后命名为FinFET),让英特尔在晶体管这座房子上跨越了茅草房到瓦房、平房到阁楼的两次巨大升级,它们都伴随着制程(45nm和22nm)优化而来。SuperFin是对10nm的制程优化,它好比在半导体内部装上了高速电梯,几十、上百层的摩天大楼平地而起,代表着硅片性能的晶体管数量有了指数上升的基底。

为了增加晶体管密度,未来将采用类似SuperFin或所谓Gate-all-around立体晶体管布局设想早已成为各家制造厂的共识,而Tiger Lake率先商品化上市。只是相比减小刻蚀线宽,改动晶体管结构的风险和技术难度太高,抢先实现、推出和量产10nm的SuperFin产品,对传统制程升级手段形成降维打击之势。



步步为营

于是,北京时间9月3日凌晨,英特尔正式发布这款已经被剧透许久的十一代酷睿(Tiger Lake)U系列处理器时,仍然迎来阵阵尖叫:继制程、架构、生态之后,智能成为英特尔新开辟的战场,并垂直整合于新产品之上。

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英特尔用了一连串的“新”来描述十一代酷睿产品,从架构到频率、从CPU到GPU、从安全到接口,十年磨一剑的酷睿被重新打造。随其推出而巨变的还有英特尔的品牌及酷睿品牌的标志,这也从另一个侧面印证了新一代产品的不同凡响。

从市场的角度来说,英特尔倾各部门全力所打造的全新“酷睿”形象,同时代表着PC下一个世代的演进方向。显然,英特尔用技术、产品和标准对整个PC产业、产品迭代的推动,充分体现在产品准点上市的节奏上。你可以说别人某项技术领先云云,但是在整个产业链“配合”下,8K显示也好PCI-E 4.0接口也好,相关企业的配套产品与十一代酷睿同期推出,从而形成更强的产业共振,将产品价值传播出去。

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十一代酷睿的Tiger Lake几乎重建了整个CPU的核心架构以及PCH架构,每个子系统逐一增强(满足传统应用)和改进(满足新型应用)。做为终端产品,其CPU与PCH两颗独立DIE封装在一颗芯片上,高度整合同步的特性构建在英特尔整体的硬件架构上,形成了相互支持的完整功能主体。PCH不仅整合了传统的I/O、音频功能,更是把无线网络、电源控制以及触摸控制功能进行了集成,为OEM设计更加精致小巧且低成本的产品提供了硬件基础。

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还记得采用多芯片3D的Foveros堆叠封装以及使用它的Lakefield平台产品吗?得益于更高的整合度,采用它们的终端产品无不有着极高的计算单元整合度以及纤薄轻便的终端形态,如ThinkPad X1 Fold。只是倾向于便携能力和产品形态创新的它们,成为主流价位和使用场景尚需时日。

Tiger Lake就不一样了,它是面向主流市场的的产品,无需昂贵的价格、严苛的体积和散热限制,就能为更广大的消费者带来全所未有移动计算体验的笔记本电脑。其整个主机系统的主板,已经能够做到“一手掌握”的大小。

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与CPU IDE整合在同一颗芯片上的新一代PCH,甚至已经没有了所谓“500”系列的产品编号,但也不要小看它的巨大变化。十一代酷睿平台首次在笔记本电脑上提供了PCI-E 4.0 x4接口,NV“刚刚好”在一周前推出了同样“只有”x4通道的MX450,“刚刚好”Xe图形核心的性能达到MX350水平,“刚刚好”既平滑衔接又避免了产品竞争。除此之外,这颗PCH还首次在单芯片平台上提供了多达12条PCI-E 3.0通道,超薄笔记本电脑搭配高性能独显不成问题。

如今的PCH,进一步集成硅上功能,新晋加入的主要包括有电源和触摸控制器,对减少零部件数量、减小PCB面积、降低成本及功耗的帮助显著。

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智慧转变

强有力的核心、精品化的平台,还需要有为智能应用的加速能力。为此,英特尔祭出了三项法宝,其中之一是Xe图形核心,另一个是DL Boost引擎,这两者均基于硬件,而打通不同硬件产品,使之协同异构加速的,则是OpenVINO和OneAPI被广泛应用。

在专用软硬件引擎的帮助下,十一代酷睿的AI性能提升幅度远远高于传统应用的20%~30%水平,甚至可以达到数倍,为终端AI应用提供了良好的运行环境。成为64位、多线程之后,又一种使PC性能倍增的方式。

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基于对未来应用前景的判断,十一代酷睿并没有盲目增加CPU部分的核心数量,目前公布的产品仍保持最多4个核心。新产品还改变了功耗级别定义,允许OEM在更大范围内配置处理器性能,以更低功耗实现更高运行频率,满足传统应用升级需要。

这一变化也呼应了前面提到的PCH集成电源控制功能。通过集成,实现了更大的原厂频率/功耗调节范围、依据多变负载更敏捷地调整输出,CPU、总线、内存依据伏在的异步变化控制更加精细化,也有利于简化的频率控制机构也有利于降低固件开发、调优成本。

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结合制程优化,十一代酷睿产品的工作频率上线大幅提高,最高可达4.8GHz单核或4.3GHz全核以及96EU的1.35GHz GPU运行频率,较上代产品都有了两位数水平的提升。别忘了,Willow Cove微架构本身也经过大刀阔斧的改进,同等电压下运行频率更高、同等频率下核心效率更高,拥有更大动态调整范围的Willow Cove在传统应用模式下,性能增益贡献达前所未有的15%~40%幅度。

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PC级客户端的AI应用不仅越来越多,在更多软件支持下走到前台。如今,甚至连Windows系统调用硬件资源都开始使用AI技术优化,更不要说需调用海量计算单元的逻辑推理、图形图像处理应用了。

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因此在涉及AI性能及图形性能的锐炬Xe核显方面,新产品非常“大手笔“地将EU数量增加50%,达到96个,再加上其他诸元的提升,十一代酷睿的图形性能也实现了翻番、AI性能的4倍乃至十余倍的水平提升。

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根据英特尔公布的数据,锐炬Xe核显能以极低的功耗带来超过60fps的主流游戏体验,这不禁让我们对即将公布的DG1独显的表现充满了期待。



积聚质变

十一代酷睿产品的逐年量变,逐渐累积孵化出超极本、英特尔移动超能版等多新形态产品,已经落地第二年的雅典娜计划,推动酷睿产品迎来了它的“进化“——Evo(lution)。没错,Evo代表着满足一系列严苛特性要求的笔记本电脑产品,它也是2003年的迅驰(Centrino)之后,英特尔最大规模的平台化产品推广计划。

同样平台化的还有酷睿博锐(vPro)平台的十一代升级,基于Tiger Lake架构内嵌的管理引擎(ME),将解决Ice Lake集成不足。

另一个值得期待的是,目前公布的Tiger Lake产品均为4核,而十代酷睿博锐U系列产品已经提供了6核(14nm)选项,那么新一代的产品上,会出现10nm的6核产品吗?

技术演进、应用模式升级的大背景下,垂直整合、平台化的趋势,已经取代传统的芯片行业划分方法,未来的竞争将在拥有体系能力的企业间展开。如今,苹果和NV都需通过买买买方式补足端到端体系中的空白,只是利益全部收归自家。英特尔整合自身产品进而推动产业链整合的方式则更倾向于共赢,十一代酷睿在产品端的整合才刚刚开始。

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