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深度解析英特尔Ice Lake:横跨六大支柱的创新
时间:2019-06-16 04:00 来源:网络整理 作者:dede58.com 点击:
【电子网】讯

今年的台北电脑展上,英特尔公司推出了十代酷睿处理器,也就是10nm工艺的Ice Lake处理器,今年6月份出货,量产时间比预期提前了半年。10nm Ice Lake是首发10nm的处理器,也是基于六大技术支柱的创新、可实现指数级性能增长。

  现在已经是以数据为中心的时代了,云服务、大数据、5G、AI、物联网带来的数据量是指数级增长,2018年仅仅是中国就产生了7.6ZB的数据,2025年预计会大幅增加到48.6ZB,全球数据量高达175ZB,这样的增长已经超过了单一处理器性能增长的极限。

  不仅仅是数据量的爆发,还有数据形态的多样化,都对数据的处理提出了更复杂的需求。未来我们连接的设备也不再是数亿级的PC,或者是10亿级的智能手机,随着5G及物联网的发展,未来的时代是万物互联,2025年中国就有800亿智能设备,全球则是1500亿智能设备,纵横交错下对数据的处理、存储、连接都提出了更高要求。

  应对这样的时代,英特尔公司也转变了战略,从以往的以晶体管为中心变成了以数据为中心,转向了六大技术支柱并行的创新,这六大支柱就是制程和封装、架构、内存和存储、互连、安全、软件。英特尔的目标是借助这六大技术支柱,实现指数级的增长。

  在Ice Lake处理器上,先进工艺是10nm,架构是全新的Sunny Cove及Gen11核显,内存上DDR4+傲腾也带来了性能、容量的双重升级,集成雷电3、WiFi 6也扩展了Ice Lake的连接性,安全及软件优化更是重中之重。

制程工艺:先进的2.7倍微缩

  六大技术支柱之中,先进的制造工艺至关重要,是打造领先产品的关键基础,而Ice Lake带来高性能的前提就是10nm工艺的超高晶体管密度。

  从14nm节点,英特尔工艺的升级幅度明显超过了前面几代,22nm到14nm是2.5倍密度,而从14nm再到10nm更是提升到了2.7倍,晶体管密度达到了1MTr/mm2,也就是说一平方毫米空间里就有1亿个晶体管。

  除了晶体管密度上继续符合摩尔定律之外,英特尔的10nm工艺在材料、工艺上还有不少创新之处。之前Techinsights拆解过英特尔10nm芯片,提到英特尔10nm工艺在后端制程BEOL中首次联合使用金属铜及钌,并且使用了自对齐曝光工艺,在新技术上做了很多探索性改进,技术难度要比之前的工艺高得多。

  值得一提的是,英特尔去年推出了名为Foveros的3D封装技术,该技术提供了极大的灵活性,因为设计人员可在新的产品形态中“混搭”不同的技术专利模块与各种存储芯片和I/O配置。

  Foveros封装技术也是六大技术支柱中的重要一环,虽然10nm Ice Lake处理器目前并没有使用Foveros封装技术,不过今年会有Lakefield处理器率先垂范Foveros封装,未来还有更多处理器用上这一技术,芯片从二维走向三维之后也能带来更高的指数级增长。

架构创新:全新Sunny Cove核心,18% IPC性能提升

  除了工艺上的升级之外,Ice Lake处理器上另外一个带来指数级性能增长的创新就是全新架构的应用。英特尔认为,未来十年,架构创新会是他们创新的主要驱动力,继续带来指数级的扩展效应。

  就Ice Lake来说,这次主要的架构升级就是CPU、GPU,其中CPU核心升级到了Sunny Cove,GPU升级到了Gen 11代。

  在CPU核心上,Sunny Cove主要改进可以说是三点——更深、更宽、更智能,具体来说就是:

  - 更深:内部单元增强,L1缓存增加了50%,L2缓存翻倍。

  - 更宽:寻址单元从4个增加到5个,执行单元接口从8个增加到10个等,提高了微架构的并行性能。

  - 更智能:英特尔在Sunny Cove核心上使用了更好的算法,提高了分支预测精度,降低了延迟。

  Sunny Cove核心还提升了某些特定应用的性能,通过增加新的AES、SHA-NI指令提高了加密解密性能,还有解压缩算法,此前英特尔展示的7-ZIP性能提升了高达75%。

  总的来说,在CPU性能上,Sunny Cove内核带来的改变是巨大的,与目前的六代到九代酷睿使用的基于Skylake改进的架构相比,Sunny Cove内核在不同应用中性能提升10-40%不等,平均下来IPC(每指令周期性能)提升了18%之多,这是近年来CPU性能提升最大的一次了。

  除了CPU核心,10nm工艺的Ice Lake处理器在核显GPU上也来了一次飞跃,升级到了Gen 11架构核显。与目前主流CPU使用24个EU执行单元的Gen 9/10核显不同,Gen 11核显的EU单元暴增到64个,频率1.1 GHz,浮点性能高达1.12 TFLOPS,FP16半精度更是高达2.25 TFOPS,是目前核显的2-3倍。

  Ice Lake的GPU规模增长带来的好处就是游戏性能提升了80%以上。据Computex上的信息,48/64单元的Iris Plus核显可以保证多数游戏大作的平均帧率超过30 FPS,部分还能突破60 FPS。

  此外,Gen 11核显在解码、视频输出、垂直同步技术上也有革命性升级,双解码单元支持HEVC、VP9硬解,最高支持4K60、8K30,还支持DP 1.4、HDMI 2.0b,支持三屏独立输出,最高可输出5K60、4K120 10-bit。

  最后,Gen 11核显终于支持了VESA标准的Adaptive Sync自适应垂直同步技术,这是目前游戏显示器光为支持的新一代垂直同步技术,玩游戏时可以避免画面撕裂或者卡顿等问题。

内存升级:DDR4提频 傲腾内存加速

  内存和存储的重要性往往被人忽视。事实上,随着海量数据时代的到来,内存和存储的重要性日趋提升。

  不论是内存还是存储,英特尔认为需要内存层级结构上各层级的指数级提升,以满足当前的计算需求。而傲腾技术的推出,便是英特尔正在重塑内存和存储层级结构,填补层级空白,指数级提升内存性能。

  首先,Ice Lake处理器的内存频率大幅提升,支持LPDDR4-3733MHz内存以及DDR4-3200内存,前者主要用于移动版产品,后者主要是桌面版产品。相比以往较低的内存频率,Ice Lake处理器提升到DDR4-3200内存平均下来会提升30%的内存性能,对游戏及专业应用来说大有裨益。



(责任编辑:dede58.com)