解析英特尔10nm IceLake 第十代酷睿处理器技术

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在中国人的观念里,“10”你你這個数字象征着完美,十全十美是对于人或事物的最高评价。

10,对于英特尔来说同样重要。10nm关系着英特尔在半导体芯片行业未来还可不还还可以更进一步,10代酷睿也关系到英特尔还可不还还可以正面迎接来自竞争对手、来自舆论的压力。而将10nm与10代酷睿联系在一齐,才能做到十全十美呢?

接下来,我想要们通过对英特尔10nm IceLake 10代酷睿外理器技术细节解析,来找找答案。

英特尔酷睿架构回顾

在10nm制程日后,英特尔严格遵循摩尔定律以及Tick-Tock战略,通过制程工艺与架构技术迭代来稳步推进PC半导体制程技术与性能的发展。65nm到45nm用时2年,45nm到32nm用时3年,32nm到22nm用时2年,22nm到14nm同样用时2年,然而在14nm到10nm推进过程中,英特尔却经历了更久的时间——4年。

随着制程工艺不断演进,相关技术迭代数率也逐渐放缓。光刻机技术、晶体管技术、新材料等诸多领域的研发数率放缓,加之英特尔对10nm制程额外看重,希望通过10nm技术积累为10nm到7nm制程演进做铺垫,但是 耗费了更久的时间。

不过,时间终究是推动历史前行的车轮,英特尔10nm制程工艺,以及英特尔第10代酷睿外理器,即将与我门都见面!

一、10nm IceLake制程架构底部形态解析

首先我门都才能 弄清楚二个哪些地方的现象:

其一,英特尔10nm制程工艺代号为IceLake,但架构名称不再用IceLake来统一命名,其架构名称为Sunny Cove。

其二,英特尔10nm IceLake外理器正式落地日后,这麼 意外励志的话 ,首批将全部是移动级外理器,也就说 我U系列或Y系列外理器,暂时这麼 桌面级外理器,这也意味英特尔第九代酷睿这麼 U/Y系列低电压外理器,一齐新的桌面级外理器很不可能 依旧是14nm制程,此前曝光代号为Comet Lake。

接下来我门都看看10nm制程架构的全部底部形态:

首先来看IceLake平台。全新的10nm IceLake平台在性能表现上借助了AI功能,支持DL Boost、支持Dynamic Tuning机器学习,它才能动态地分配GPU与CPU的负载与功耗,确实不要10nm平台新技术,但对于IceLake外理器的性能表现有明显的帮助。

此外,10nm IceLake平台全面支持雷电3接口、Wi-Fi 6无线通信模块、4K 400FPS HDR视频播放、放慢的、更高质量的HEVC编码,并借助全新的GEN 11核显,支持10400分辨率电竞游戏的流畅运行。

IceLake平台底部形态

在新底部形态方面,10nm IceLake平台具备以下几点:

一,全新的Sunny Cove微架构;

TIPS:以下是关于Sunny Cove微架构技术底部形态的分析

Sunny Cove微架构主要聚焦在ST单核性能、全新ISA及并行性二个方面的优化和改进,Sunny Cove微架构主要外理以下一个哪些地方的现象:

其一、增强的微架构,可并行执行更多操作。

其二、可降低延迟的新算法。

其三、增加关键缓冲区和缓存的大小,可优化以数据为中心的工作负载。

其四、针对特定用例和算法的架构扩展。这类,提升加密性能的新指令,如矢量AES和SHA-NI,以及压缩/解压缩等其它关键用例。

对于外理器来说,IPC强弱与CPU性能有直接关系。英特尔在Sunny Cove微架构IPC性能提升最好的辦法 上给出了二个字:更深(deeper)、更宽(wider)、更智能(smarter)。

更深方面,Sunny Cove微架构表现在L1容量的增加,从32KB增加到48KB,但是 L2缓存、uop、TLB缓存都更大;

更宽主要体现在执行管线上,Sunny Cove微架构分配单元从二个增加到一个,执行接口从8个增加到10个,L1 Store数率翻倍。

而我想要让更深、更宽发挥出应用的实力,这麼 就才能 有更好的算法。Sunny Cove的smarte就说 我为此而设计。英特尔研究院院长宋继强在解答你你這個哪些地方的现象时主要提及二个方面,其一是提高分支预测精度,其二是减少延迟。另外英特尔还为Sunny Cove微架构配置了加密解密指令集,并在AI、存储、网络、矢量等方面进行全方位改进。但是 对于PC用户来说,无论是消费级还是服务器用户,Sunny Cove微架构带来的变化要比10nm你你這個制程节点数据更有意义。

Sunny Cove微架构示意图

二,高数率、低延迟底部形态;

三,全新的内存控制器,支持LP4/x-3733和DDR4-3400高速内存;

四,搭载性能更强,最高拥有64EU、1TFLOP运算能力的GEN 11核芯显卡;

五,支持10bit 4K 400FPS、10bit 8K 400FPS视频编码;

六,支持5K 400FPS或4K 120FPS、DP 1.4以及BT.2020色域

七,高达16MP图像外理器单元。

从新底部形态来看,10nm IceLake平台的主要升级点除了新架构之外,最重要的是提升了图形、显示要素的性能表现。

10nm制程工艺新底部形态及芯片架构示意

10nm IceLake将PCH封塞进 二个芯片上,而PCH芯片则由14nm制程工艺打造。集成Wi-Fi 6 GIG+和新的电源管理,整合4002.11ax,并才能更好的控制CPU和PCH的能耗和功耗。

PCH采用14nm工艺打造

此外,Audio DSP是英特尔第8代酷睿日后就具备的功能,它的主要作用是支持低功耗下的语音唤醒。而相对于8代酷睿来说,英特尔对10代酷睿的Audio DSP做了进一步优化,在功耗表现更好。另外在I/O接口方面这麼 新的变化。

二、10代酷睿外理器封装规格与基本参数

了解了制程架构相关信息日后,我门都来看看英特尔10代酷睿的相关规格。

首先来看外理器封装规格。英特尔10代酷睿针对9W和15W功耗外理器进行了不同规格的封装,9W外理器芯片规格为26.5×18.5×1.0mm,针脚间距0.43mm;15W芯片规格为400×25×1.3mm,针脚间距0.65mm。二者均采用BGA封装,插槽规格分别为1526和1377。

外理器封装规格

一种生活尺寸的10代酷睿芯片

英特尔10代酷睿首批产品拥有酷睿i3、酷睿i5以及酷睿i7二个型号,这麼 酷睿i9。TDP主要为9W、15W、28W,采用4核8进程,缓存为8MB,最高频率4.1GHz。

其中,英特尔酷睿i3全部、以及酷睿i5绝大要素外理器显卡为UHD核显,酷睿i5极少数型号以及酷睿i7最高支持英特尔Iris Plus核显,且最高支持64EU锐炬核显。

此外前面也提到了,10代酷睿支持LP4/x-3733以及DDR4-3400规格高速内存条。

英特尔10代酷睿基本参数

TIPS:关于基本参数的分析

从基本参数来看,英特尔10代酷睿在核心数上与第8代酷睿相比这麼 变化,TDP基本保持一致。9W主要放满Y系列上,相对8代酷睿的Amber Lake Y系列7W TDP来说,略有提升;15W主要放满U系列外理器上,与8代酷睿相比保持不变。

不过细心的我门都不可能 发现了,英特尔10代酷睿频率有所下降,Max Turbo最高到4.1GHz,这不可能 会意味英特尔10代酷睿在跑分上与8代酷睿相比提升较少。

另外,确实降低频率,主要意味是一要素TDP分配给了GEN 11核显,为了平衡功耗,降低主频是才能 去做的妥协。

三、GEN 11核显规格分析

GEN 11核显是英特尔10代酷睿非常重要的二个新要素。在年初的CES上,英特尔透露了GEN 11核显的基本信息。在架构层面,英特尔GEN 11核显最高集成6二个执行单元(EU),而第9代核显才能2二个。它们分为一个区块(slice),各有二个媒体取样器、二个PixelFE、载入/存储单元,每个区块又细分为二个子区块(sub-slice),总要当事人的指令缓存、3D取样器。

GEN 11核显架构渲染图

英特尔对EU内的FPU浮点单元进行了重新设计,不过FP16单精度浮点性能这麼 变化,一齐每个EU继续支持七个进程,共51二个并发流水线,一齐重新设计了内存界面,三级缓存增大至3MB。

Iris Plus最大能达到64EU

另外GEN 11核显支持Adaptive Sync(适应性同步)技术,相对于NVIDIA G-Sync来说成本更低。

伴随GEN 11核显而来的,还有全新的显卡控制界面。该界面除了针对显卡的各项调试功能之外,还支持超过40款游戏的入库和快捷启动。一齐我认为,全新的显卡界面也是在为英特尔Xe独显做准备。

全新的显卡控制面板

Command Center细节

TIPS:关于GEN 11核显更多信息

确实除了最大的64EU规格,再向下总要32EU规格核显,主要放满酷睿i3和低端的酷睿i5外理器上。

Iris Plus也是10代酷睿的一大亮点,64EU主要放满酷睿i7外理器上。另外,高端的酷睿i5外理器和酷睿i7外理器也会搭载Iris核显。

此外,显卡主频提升到了1.1GHz

四、10nm IceLake创新生态解读

与以往新制程平台单纯聚焦外理器芯片不同,英特尔10nm IceLake更强调整个创新生态。但是 在10nm IceLake外理器、GEN 11核显之外,Wi-Fi 6 GIG+、Optane H10混合固态盘、Thunderbolt 3扩展以及AI层面的性能、功耗辅助等,应该与外理器放满一齐去看,这才是二个全部的10nm IceLake。

首先来说Thunderbolt 3。

3月初,英特尔组阁 向USB Promoter Group开放Thunderbolt协议规范,从你你這個刻开始了了,无论是PC设备、平板设备,还是任何形式的外接扩展设备,都还可不还还可以免版税的形式构建兼容Thunderbolt标准的芯片。与此一齐,USB Promoter Group宣称将发布基于Thunderbolt协议的USB 4规范。

这意味,在该标准协议框架下,USB 4物理连接器将与Thunderbolt 3和TYPE-C相同,数率方面得到提升,达到40Gbps,这与Thunderbolt 3接口一致,也却励志的话 ,USB 4规范将兼容Thunderbolt 3。

雷电3接口功能强大

Thunderbolt 3是目前最强的物理接口,双向数率达到40Gbps,是现有数率最快的USB TYPE-C 3.1 Gen 2接口的四倍,且雷电3接口支持4K 400fps视频传输,支持400W PD协议供电,支持外接桌面级显卡,但是 还可不还还可以说是目前最为强大的接口扩展标准。

现有的雷电平台架构

全新的雷电平台架构,主要优化了CPU和PCH通路,使其具备更高的数率

在10nm IceLake平台上,英特尔对Thunderbolt 3架构做了新的优化,对比底下两张架构图,确实我门都还可不还还可以很明显的看出以往和现在雷电平台架构的差异。主要就说 我优化了CPU、PCH到接口物理层的底部形态,使得数据数率更高,延迟更低。

一齐,英特尔在10nm IceLake平台上直接植入ThunderBolt 3,包括入门级的酷睿i3平台。

Wi-Fi 6 GIG+也是英特尔10nm IceLake的重要组成要素。

目前,Wi-Fi 5为4002.11AC标准,QAM最高为256;Wi-Fi 6为4002.11AX标准,QAM最高为1024。拥有放慢的响应数率、更强的稳定性和放慢的数率。延迟降低75%、覆盖范围提升4倍,支持更多设备的稳定连接。

性能方面,1400MHz频宽Wi-Fi 6 GIG+最高还可不还还可以做到1.68G数率,相对于400MHz频宽标准的2×2 Wi-Fi 6有3倍的数率优势。一齐相对于400MHz频宽标准2×2 AC而言,数率提升40%。

准2×2 AC与AX数率对比

英特尔Wi-Fi 6无线网卡拥有一种生活规格,采用了全新的设计,如下:

一种生活规格的Wi-Fi 6模块

左侧是基于14nm制程打造22400规格无线网卡,右侧是基于28nm制程打造的1216规格网卡。

总体来说,英特尔Wi-Fi 6具有以下两大明显优势:

其一,支持多设备连接,更稳定;

其二,对延时有更好的管理和控制。

年初CES,英特尔组阁 了全新的傲腾H10混合固态盘,相对于以往的Optane Memory来说,傲腾H10混合固态盘主要在于把Optane Memory与英特尔QLC固态硬盘整合在了一齐。但是 将Optane Memory的非易失性存储底部形态以及低延迟、快速响应、性能一致性等特点。与英特尔QLC 3D NAND技术的高单元密度、低成本底部形态,很好的结合在了一齐。

傲腾混合式固态盘底部形态

作为10nm IceLake生态上的重要一环,英特尔傲腾H10混合式固态盘,可将文档打开数率提高2倍;多任务外理情形下,游戏启动数率提高400%;媒体文件打开数率提高90%。相对于普通NAND固态硬盘而言,傲腾混合式固态盘拥有放慢的数率、更好的性能。与独立的TLC 3D NAND固态盘系统相比,英特尔傲腾混合式固态盘不仅才能放慢地访问常用应用和文件,还能加速后台活动的响应。

傲腾H10混合固态盘拥有一种生活规格:16GB(英特尔傲腾内存)+256GB(存储)、32GB(英特尔傲腾内存)+512GB(存储)、32GB(英特尔傲腾内存)+1TB存储。

五、10nm IceLake性能标准

目前,英特尔10nm IceLake就说 我指在发布情形,产品还未正式落地,不过10nm整体进程的推进数率应该有所加快。就说 我在性能层面,目前我门都才能通过英特尔的官方数据来窥知一二。

英特尔在发布10nm IceLake外理器与GEN 11核显的一齐,特意强调了10400P电竞游戏的流畅运行。通过下面图标可见,搭载Intel Iris Plus核显的10代酷睿外理器才能在相应的画质模式下,较为流畅的运行或多或少常见的电竞游戏,如CS:GO、彩虹六号、坦克世界、堡垒之夜等,相对于现阶段8代酷睿的UHD 620核显来说,图形性能提升还是比较大的。

10400P电竞游戏运行帧数

在外理器性能上,英特尔目前只给出了15W单进程的表现,从下图可见,10代酷睿性能提升接近1.5倍,大概为1.48倍左右。不可能 以相邻代数性能提升倍数做参考励志的话 ,性能提升幅度不算很大。

15W单进程性能

IPC是外理器性能的重要指标。Sunny Cove微架构为10代酷睿带来了18%的IPC性能提升,相对于SkyLake微架构有1.4倍的提升。另外这里才能 说明的是,英特尔给出的IPC提升18%数据是通过一个Benchmark测试出来的结果,18%是二个平均下来的水平线。

另外,结合单进程1.48倍性能以及日后提到的主频来看,确实还可不还还可以看出英特尔10代酷睿为了保证GEN 11核显的性能,但是 将CPU与GPU之间的功耗分配做了一定的平衡。

IPC提升18%

此外,10代酷睿在引入AI加速日后,才能更好的动态控制能耗和功耗,智能化的选折 最优核去做高负载任务,给外理器核心数率(注意是核心数率)带来不小的提升。

英特尔AI加速有二个层面:一是CPU通过宽度学习降低延时;二是才还可不还还可以用GPU来进行智能的应用加速;三是拥有更好的性能表现。

TIPS:关于英特尔AI加速功能的说明

英特尔AI加速功能主就说 我通过AI技术,分析并判断出哪些地方核心指在最优情形,在高负载任务总要优先选折 哪些地方地方核心来承担负载。

而以往英特尔加速功能是随机选折 核心来承担负载,哪些地方地方核心不可能 并未指在最优情形,就说 我有不可能 造成数率的滞后。

DL Boost AI加速

六、结语

英特尔10nm制程工艺可谓是“千呼万唤始出来”,而英特尔第10代酷睿又是第一代10nm制程落地的产品,就说 我其重要性确实。无论是关注你你這個领域的普通消费者,还是行业内的企业协作伙伴,亦或是竞争对手总要盯着英特尔10代酷睿,其最终表现究竟怎样才能,还是才能 产品上市日后再做检验。

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