Intel Tiger Lake架構(gòu)解密:你能想到的 全都變了!
今年年初的CES 2020大會上,Intel首次官方宣布了代號Tiger Lake的下一代移動酷睿處理器,將采用增強(qiáng)版的10nm制造工藝,集成全新的CPU架構(gòu)、Xe GPU架構(gòu),并大幅拓展AI支持。
半年多過去了,Tiger Lake的架構(gòu)細(xì)節(jié)現(xiàn)在終于公開,可以說你能想到的幾乎每一處細(xì)節(jié),都是煥然一新!
首先如前所述,Tiger Lake的新一代10nm工藝首次引入了革命性的SuperFin晶體管結(jié)構(gòu),將增強(qiáng)型FinFET晶體、Super MIM(金屬-絕緣體-金屬)電容器相結(jié)合,能夠提供增強(qiáng)的外延源極/漏極、改進(jìn)的柵極工藝,額外的柵極間,性能相比初代10nm可以提升超過15%。
Tiger Lake CPU部分的架構(gòu)代號為Willow Cove,是在此前10nm Ice Lake十代酷睿集成的Sunny Cove架構(gòu)基礎(chǔ)上深入強(qiáng)化而來,大幅提升頻率、能效,重新設(shè)計(jì)緩存體系,再加上其他改進(jìn),可提供超越代間CPU性能的提高,此外還有爾控制流強(qiáng)制技術(shù)(Control Flow Enforcement Technology)以強(qiáng)化安全性。
Ice Lake/Sunny Cove一代的阿喀琉斯之踵可以說就是頻率上不去,即便是蘋果定制的特別版本最高也只能加速到4.1GHz,公開版甚至只有3.9GHz,相比之下成熟的14nm已經(jīng)可以讓10核心輕松飆到5.3GHz。
Tiger Lake/Willow Cove則實(shí)現(xiàn)了一次飛躍,具體數(shù)字未公布,但是從官方幻燈片上看,同樣的電壓下頻率可以提高最多700MHz左右,而且還可以進(jìn)一步增加電壓,加速頻率有極大希望達(dá)到甚至突破5GHz。—;—;事實(shí)上從此前曝光的樣品看,5GHz是妥妥的了。
核顯方面,Tiger Lake首次集成全新設(shè)計(jì)的Xe架構(gòu),確切地說是Xe LP低功耗版本,大幅改進(jìn)能效,最多擁有96個執(zhí)行單元(EU),相比Ice Lake增多了一半,同時擁有3.8MB大容量的三級緩存,還提升了內(nèi)存和架構(gòu)效率以獲得更高帶寬。
結(jié)構(gòu)方面,Willow Cove架構(gòu)使用雙環(huán)形架構(gòu)串聯(lián)各個模塊,并重新設(shè)計(jì)了緩存體系,每個核心的二級緩存容量增加到1.25MB,三級緩存容量也增大了一半,并維持極低的命中延遲,此外一致性互連帶寬也增加了2倍。
內(nèi)存方面,Willow Cove集成雙內(nèi)存控制器子系統(tǒng),支持DDR4-3200(初始狀態(tài))、LPDDR4X-4267、LPDDR5-5400,最大帶寬可達(dá)約86GB/s,并支持Intel全內(nèi)存加密技術(shù)(Total Memory Encryption),直接在硬件層面抵御安全威脅。
AI方面,Tiger Lake集成了高斯網(wǎng)絡(luò)加速器GNA 2.0,可以視為Intel版本的神經(jīng)處理單元(NPU)。
這是一個獨(dú)立的IP模塊,只需很低的功耗就可以高效進(jìn)行神經(jīng)推理計(jì)算,并將CPU占用率降低20%, 從而大大提升AI性能,拓展AI應(yīng)用場景,比如高動態(tài)范圍的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)降噪。
顯示方面,Tiger Lake致力于在更高分辨率、畫質(zhì)下提供更多顯示技術(shù),比如在顯示引擎與內(nèi)存之間設(shè)置單獨(dú)的結(jié)構(gòu)通道以維持高質(zhì)量畫面?zhèn)鬏?,帶寬最高達(dá)64GB/s。
同時還有新一代圖像處理器單元IPU6,完全硬件集成,集成最多6個傳感器,支持最高4K90Hz視頻輸出、4200萬像素靜態(tài)圖像輸出—;—;初期支持最高4K30Hz、2700萬像素。
IO輸入輸出方面,Tiger Lake集成支持新一代Thunderbolt 4、USB4,最高帶寬都是40Gbps,而且物理接口(Type-C)和傳輸協(xié)議都彼此兼容,可以實(shí)現(xiàn)一口走天下,當(dāng)然了Thunderbolt 4更高級一些。
它還在Type-C接口子系統(tǒng)上集成了顯示輸出,包括DP Alternate模式、Thunderbolt DP Tunneling,還支持獨(dú)立顯卡DP輸入接口。
大家期盼已久的PCIe 4.0也得到了原生支持,可以讓CPU高帶寬低延遲地訪問內(nèi)存,完整帶寬8GB/s,相比連接芯片延遲也降低了大約100ns。
電源管理方面,一致結(jié)構(gòu)、內(nèi)存子系統(tǒng)內(nèi)集成了自主DVFS(動態(tài)電壓與頻率調(diào)節(jié)),提高了全集成電壓穩(wěn)壓器(FIVR)的效率,可以根據(jù)電壓實(shí)現(xiàn)頻率、電壓的動態(tài)縮放調(diào)節(jié),兼顧高能效與高性能。
Tiger Lake之后,Intel還準(zhǔn)備了下一代CPU架構(gòu),代號Golden Cove,將會用于明年的下一代Alder Lake酷睿處理器,目前已知的變化有:提升多線程性能、提升AI性能、提升網(wǎng)絡(luò)與AI性能、強(qiáng)化安全,等等。