10nm處理器雙響炮 Intel六大技術(shù)支柱2020年爆發(fā)

在CES 2020展會(huì)上，CPU處理器也是Intel主題演講的重點(diǎn)，這次展會(huì)上官方正式發(fā)布了Tiger Lake處理器，它是第二款10nm處理器，CPU及GPU架構(gòu)也全面升級，亮點(diǎn)多多。

此外，Intel還聯(lián)合多家合作伙伴展示了一些全新的PC產(chǎn)品，比如折疊屏筆記本ThinkPad X1 Fold，它使用的是Lakefield處理器，是Intel首款3D封裝芯片，同時(shí)封裝10nm芯片和22nm IO的多種模塊。

Tiger Lake、Lakefield兩款處理器是2020年的重點(diǎn)產(chǎn)品之一，它們也同時(shí)是Intel六大技術(shù)支柱戰(zhàn)略中的代表產(chǎn)品，從制程到封裝，再到架構(gòu)都極具創(chuàng)新性。

何為六大技術(shù)支柱？Intel的核心競爭力都在這里了

在2018年底的Intel架構(gòu)日活動(dòng)上，Intel官方首次提出了六大技術(shù)戰(zhàn)略，這也就是大家常說的六大支柱，聽上去很像是六個(gè)柱子支撐著Intel，實(shí)際上Intel官方的描述是6個(gè)圓環(huán)，層層相扣，意義更準(zhǔn)確一些。

具體來說，這六大支柱就是制程和封裝、架構(gòu)、內(nèi)存和存儲(chǔ)、互連、安全、軟件。Intel的目標(biāo)是借助這六大技術(shù)支柱，實(shí)現(xiàn)指數(shù)級的增長。

在當(dāng)時(shí)的會(huì)議上，英特爾高級副總裁、首席架構(gòu)師以及架構(gòu)、圖形與軟件部門總經(jīng)理Raja Koduri提到，“我們現(xiàn)在正把這個(gè)模式(六大戰(zhàn)略支柱)運(yùn)用于我們的整個(gè)工程部門，落實(shí)在我們將在明年和未來推出的全新創(chuàng)新產(chǎn)品與技術(shù)規(guī)劃。不管是通過 “Foveros” 邏輯堆疊實(shí)現(xiàn)的先進(jìn)封裝創(chuàng)新，還是面向軟件開發(fā)者的 “One API” 方案，我們正在采取行動(dòng)，推動(dòng)可持續(xù)的新一輪創(chuàng)新。”

以往一提到計(jì)算能力，大家想到的往往就是摩爾定律推動(dòng)下的晶體管密度，但是如今的計(jì)算格局正在發(fā)生深刻變化，數(shù)據(jù)洪流時(shí)代考驗(yàn)的不只是單一的CPU、GPU那么簡單，推動(dòng)摩爾定律發(fā)展的也不只是晶體管規(guī)模，而是“包括晶體管、架構(gòu)研究、連接性提升、更快速的內(nèi)存系統(tǒng)和軟件的結(jié)合”，這也是Intel六大技術(shù)支柱戰(zhàn)略的意義所在。

Tiger Lake：10nm+工藝、Willow Cove及Xe架構(gòu)落地

在六大技術(shù)支柱中，制程/封裝、架構(gòu)依然是最底層也是最重要的部分，2019年Intel首次落地了10nm工藝及Sunny Cove架構(gòu)，2020年的CES展會(huì)上Intel又正式宣布了Tiger Lake處理器，它使用的是10nm+工藝以及新的Willow Cove微內(nèi)核、Xe圖形架構(gòu)GPU，同時(shí)還帶來了新一代的IO接口(這部分我們單獨(dú)再說)。

在Tiger Lake處理器上，Intel已經(jīng)在使用改進(jìn)版的10nm工藝——10nm+。此前很多人都聽過10nm工藝延期的消息，但是大部分并不了解Intel的10nm工藝，認(rèn)為別的廠商7nm工藝超越Intel了，實(shí)際上并沒有。

Intel的10nm工藝是近年來升級幅度最明顯的一代工藝，摩爾定律下大部分工藝升級是2x晶體管密度，而從14nm到10nm工藝，Intel做到了2.7x晶體管密度提升，10nm節(jié)點(diǎn)就實(shí)現(xiàn)了100MTr/mm2，一平方毫米內(nèi)就集成了1億個(gè)晶體管，相當(dāng)于其他廠商的7nm晶體管密度水平。

在10nm+工藝之外，Tiger Lake處理器還會(huì)用上全新的CPU內(nèi)核——Willow Cove，這是去年Ice Lake處理器的Sunny Cove核心的繼任者，后者的IPC性能提升了18%，最多可達(dá)40%，Willow Cove核心的性能會(huì)進(jìn)一步提升。

根據(jù)官方的說法，Willow Cove內(nèi)核的主要改進(jìn)是在緩存系統(tǒng)上，更大容量的多級緩存，再輔以合理的層級結(jié)構(gòu)、高速度、低延遲，帶來的性能提升絕對會(huì)是非常顯著的，無論日常應(yīng)用還是游戲都能獲益匪淺，Intel官方表示CPU性能提升至少是雙位數(shù)，也就是超過10%的。

Lakefield處理器2020年問世 Foveros 3D封裝成真

在CES展會(huì)上，Intel及其合作伙伴還探索了PC產(chǎn)品的全新形態(tài)，聯(lián)想在發(fā)布會(huì)上現(xiàn)場展示了ThinkPad X1 Fold折疊屏筆記本，夢幻般的外形及全新的操作體驗(yàn)驚艷了全場。

ThinkPad X1 Fold折疊屏筆記本

折疊屏、雙屏等全新形態(tài)的PC同時(shí)也對處理器提出了更高的要求，性能、功耗、尺寸等關(guān)鍵指標(biāo)的要求都不一樣了，趨勢就是功耗更低、體積更小、集成度更高，所以這些產(chǎn)品使用的處理器也不同，目前主要是Intel的Lakefield處理器，也會(huì)在2020年開賣，去年發(fā)布微軟雙屏Surface Neo、三星筆記本Galaxy Book S也是如此，都會(huì)在今年正式上市。

Lakefield處理器的特殊之處在于它的封裝，這就要涉及到Intel六大技術(shù)支柱中的封裝技術(shù)了，Lakefield首發(fā)了Intel的Foveros 3D立體封裝技術(shù)，2019年的CES展會(huì)上正式宣布，它可以將多個(gè)硅片堆疊在一起，縮小整體面積，但提高內(nèi)部互連通信效率，并且可以靈活控制不同模塊，滿足不同需求，還可以采用不同工藝。

具體到Lakefield處理器上，其內(nèi)部集成了10nm工藝的計(jì)算Die、22nm工藝的基礎(chǔ)Die兩個(gè)硅片，前者包含一個(gè)高性能的Sunny Cove/Ice Lake CPU核心、四個(gè)高能效的Tremont CPU核心，整體尺寸僅為12×12毫米，比一枚硬幣還小。

在CPU核心之外，F(xiàn)overos 3D封裝還可以加入10nm GPU核心、DRAM內(nèi)存等核心，最新消息顯示它甚至可能集成聯(lián)發(fā)科的5G基帶。

總之，憑借Foveros 3D封裝的靈活性，Intel可以按需整合各種不同的IP核心，這種超高集成度也使得Lakefield處理器厚度減少了40%，核心面積減少了40%，GPU性能提升50%，待機(jī)功耗只有原來的1/10。

2020年成六大技術(shù)支持落地的關(guān)鍵點(diǎn) 架構(gòu)、工藝、封裝合體

2019年Intel推出Ice Lake處理器之后，新的10nmnm工藝及Sunny Cove架構(gòu)意味著六大技術(shù)支柱正式拉開了帷幕，首次在架構(gòu)及工藝上同步升級。

2020年Intel的六大技術(shù)支柱就更重要了，可以說這次會(huì)遍地開花了，Tiger Lake及Lakefield處理器不僅帶來了10nm+工藝、全新的Willow Cove核心、Xe圖形架構(gòu)GPU核心，也首次將3D封裝Foveros技術(shù)變成了現(xiàn)實(shí)。

在未來的芯片發(fā)展中，F(xiàn)overos 3D為代表的新一代封裝技術(shù)也會(huì)占據(jù)越來越多的份額，其高集成度及靈活搭配不同工藝的特性賦予未來的PC更高的創(chuàng)新性，從外觀形態(tài)到操作體驗(yàn)都有全新的體驗(yàn)。

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