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英特爾正式宣布10nm制程落地 四大應用方面構筑全方位生態

愛科技
2019-02-28 08:36:22 ZOL 0

去年12月份,英特爾在架構日活動上公布了未來六大戰略支柱,從制程、架構、存儲、超微互聯、軟件以及安全方面為PC行業未來發展定下基調。同時,英特爾還正式公布了10nm制程的相關信息。隨后,在今年初的CES上,英特爾正式宣布了10nm制程落地,并披露了更多細節信息。

英特爾正式宣布10nm制程落地 四大應用方面構筑全方位生態
Intel

雖然從字面來看,PC半導體芯片已經進入了7nm制程節點,但如果拿出參數做對比的話會發現,英特爾在10nm制程節點就已經做到了與臺積電7nm制程同樣的晶體管集成數量,從中可見英特爾在制程技術上有著深厚的技術積累。

四大應用方面構筑全方位生態

而站在PC行業的角度來看,英特爾10nm制程技術下的PC處理器芯片,將依舊帶來業界領先的技術水準和性能水準。因此不得不說,“王者段位”的英特爾在推出10nm制程的同時,又一次站在了PC行業的最前方。

其實,英特爾10nm制程的優勢并不僅僅是表面上的參數,而是英特爾圍繞10nm制程打造了非常完整的生態體系,這使得英特爾10nm制程技術芯片能夠被應用在更為廣闊的領域之中。

英特爾正式宣布10nm制程落地 四大應用方面構筑全方位生態

在年初的CES上,英特爾一口氣公布了10nm制程下的四大應用方向,其中包括PC、服務器、全新的封裝技術以及5G。所對應的芯片平臺包括面向PC和數據中心級別的Ice Lake平臺、面向3D封裝技術的LakeFiled、以及面向5G領域的SnowRidge。

英特爾將10nm制程應用到各個領域

這從一個側面反映出英特爾在為10nm做準備的過程中,不僅僅考慮到了眼前的領域,同時還考慮到了一些前沿領域的拓展。至少在我看來,英特爾10nm刀一出鞘,即是成熟的殺招,未有絲毫拖泥帶水。

先進的Sunny Cove微架構

與10nm制程密不可分的當屬Sunny Cove微架構。在14nm制程甚至更早之前的架構體系中,英特爾并未將核心代號與架構分離,比如KabyLake既是核心代號又是架構名稱,而10nm制程首批產品,則會以IceLake作為核心代號,而以Sunny Cove作為架構名稱出現,這標志著英特爾處理器架構正式由“Lake時代”進入“Cove時代”。

之所以說英特爾10nm制程技術出世即王者,很重要的一部分原因來自于Sunny Cove微架構的提升上。新架構主要聚焦在ST單核性能、全新ISA及并行性三個方面的優化和改進,Sunny Cove微架構主要解決以下四個問題:

  • 其一、增強的微架構,可并行執行更多操作。

  • 其二、可降低延遲的新算法。

  • 其三、增加關鍵緩沖區和緩存的大小,可優化以數據為中心的工作負載。

  • 其四、針對特定用例和算法的架構擴展。例如,提升加密性能的新指令,如矢量AES和SHA-NI,以及壓縮/解壓縮等其它關鍵用例。

對于處理器來說,IPC強弱與CPU性能有直接關系。英特爾在Sunny Cove微架構IPC性能提升方式上給出了三個字:更深(deeper)、更寬(wider)、更智能(smarter)。

更深方面,Sunny Cove微架構表現在L1容量的增加,從32KB增加到48KB,而且L2緩存、uop、TLB緩存都更大;

更寬主要體現在執行管線上,Sunny Cove微架構分配單元從4個增加到5個,執行接口從8個增加到10個,L1 Store帶寬翻倍。

而想要讓更深、更寬發揮出應用的實力,那么就需要有更好的算法。Sunny Cove的smarte就是為此而設計。英特爾研究院院長宋繼強在解答這個問題時主要提及兩個方面,其一是提高分支預測精度,其二是減少延遲。另外英特爾還為Sunny Cove微架構配置了加密解密指令集,并在AI、存儲、網絡、矢量等方面進行全方位改進。因此對于PC用戶來說,無論是消費級還是服務器用戶,Sunny Cove微架構帶來的變化要比10nm這個制程節點數據更有意義。

由此可見,英特爾10nm制程架構處理器本身具備足夠強的基礎參數,依然會是業界領先的處理器平臺。

Foveros 3D堆疊封裝為半導體芯片發展開辟新道路

除了在制程上有所突破之外,10nm制程技術框架下,Foveros 3D封裝技術不失為一項為半導體芯片發展開辟新道路的重要技術。

去年,英特爾開始在公開場合提出“混搭”概念,這一概念是將不同規格的半導體芯片通過特殊方式封裝在一個芯片之上,使之具備更強的性能和更好的功耗表現,可以讓芯片突破制程與架構的束縛,實現更為自由的組合。這種混搭封裝技術被英特爾命名為EMIB,即Embedded Multi-Die Interconnect Bridge,中文譯名為嵌入式多核心互聯橋接。

EMIB技術最為知名的應用是英特爾去年推出的冥王峽谷NUC,Kaby Lake-G平臺首次將英特爾CPU與AMD Radeon RX Vega M GPU混搭在一塊芯片上,使其同時具備英特爾處理器的計算能力以及AMD GPU的圖形性能,總體體驗非常不錯。不過,EMIB作為2D封裝技術,在體積、功耗等方面還有改進的空間。因此,3D封裝堆疊的Foveros技術應運而生。

無論是EMIB還是Foveros,雖然封裝方式不同,但解決的問題是一樣的。

英特爾正式宣布10nm制程落地 四大應用方面構筑全方位生態
EMIB與Foveros可以協同使用

以往單片時代處理器內部的CPU核心、GPU核心、IO單元、內存控制器等子單元都必須是同一工藝制程下設計的,不過在實際應用中其實并不需要大家都一樣。比如CPU、GPU核心需要更高的性能,那么以更加先進的工藝去設計制造是必要的。但是像IO單元、控制器等器件,就不需要這么先進的工藝了。以前的封裝技術無法解決這種問題,但是通過EMIB或Foveros就可以實現不同工藝芯片之間的堆疊封裝了。

此外,Foveros與EMIB的意義不僅僅在于可以將不同規格之間的芯片封裝在一起,更重要的意義在于它的出現能夠讓英特爾擺脫芯片架構與工藝之間“捆綁”的束縛,使工藝與架構分離,這樣可以使英特爾在制程、架構設計上有更強的靈活性。

在目前的半導體芯片行業中,英特爾是為數不多的IDM垂直整合型半導體公司。即自己設計芯片架構、自己制造芯片、自己封裝芯片,這一點其它芯片廠商幾乎做不到。

不過這也是一把雙刃劍。優點是英特爾能夠自主根據不同工藝開發不同的CPU架構,而且因為是全自主,所以新工藝開發的架構可以最大化的利用特定工藝的優勢,使之達到更好的匹配與契合;但不足之處在于將架構與工藝捆綁起來制約了靈活性,比如10nm延期之后,英特爾無法使用14nm工藝去生產10nm制程架構就是典型的例子。

Foveros與EMIB的出現,使得英特爾能夠在未來的發展中跳出制程工藝與架構捆綁的約束,在推進制程工藝發展和架構發展方面能夠更為靈活,有更多的選擇空間。

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Foveros 3D封裝示意

而對于OEM合作伙伴來說,全新的封裝技術能夠實現客制化需求,這一點極為重要。以往英特爾與OEM的關系是“我升級芯片你做相應的產品”。OEM的選擇權不大,只能跟著英特爾的節奏走,英特爾不更新OEM就只能干等著。全新封裝技術的出現,可以允許OEM去向英特爾客制化自己想要的芯片,從而在不同類型、不同形態的產品之上選擇不同的芯片方案,更加靈活。因此,Foveros與EMIB不僅僅對于英特爾自身有著重要意義,同時對于整個PC產業、甚至是IT數碼行業都有著極為重要的意義。

Gen 11核顯引領PC進入8K時代

除了CPU層面的革新之外,伴隨英特爾10nm而來的還有全新的Gen 11核芯顯卡。

核芯顯卡對于整個PC行業的意義之大時常被人所忽視,如果沒有核芯顯卡的出現,如今的筆記本電腦在輕薄化道路上必然會延緩很多年。核芯顯卡的出現,使筆記本電腦在功耗、發熱量與性能方面變得越來越均衡,為2011年超極本概念橫空出世并推動筆記本電腦向真正輕薄化方向發展奠定了基礎。

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