突破10nm之后 英特爾為PC產(chǎn)業(yè)鋪下了創(chuàng)新路

作為PC產(chǎn)業(yè)的領(lǐng)導(dǎo)者，英特爾的一舉一動(dòng)都影響著PC行業(yè)δ來方向和發(fā)展。

在剛剛過去的CES 2019上，英特爾終于為PC行業(yè)帶來又一劑強(qiáng)心針——10nm。有人說，別人家都出7nm了，你英特爾為什ô還在說10nm?

·制程工藝的意義僅僅在于那個(gè)數(shù)字嗎?

事實(shí)上，制程工藝的數(shù)字往往代表的只是一個(gè)節(jié)點(diǎn)，真正的性能強(qiáng)弱還是要靠底層技術(shù)優(yōu)化。半導(dǎo)體芯片性能表現(xiàn)主要通過晶體管數(shù)量和排列優(yōu)化來實(shí)現(xiàn)，單λ面積內(nèi)集成的晶體管數(shù)量越多，邏輯單元排列越合理，性能越強(qiáng)，這是硬道理。英特爾在14nm制程節(jié)點(diǎn)強(qiáng)化了五代，性能潛力挖掘的過程就是對(duì)晶體管集成數(shù)量和排列優(yōu)化的極致探索。而英特爾突破10nm瓶頸，將制程節(jié)點(diǎn)正式推進(jìn)到10nm，這正說明英特爾已經(jīng)在10nm的優(yōu)化上取得了進(jìn)展。

此外，英特爾對(duì)于10nm制程節(jié)點(diǎn)的看重在某種程度上要超過7nm，因?yàn)?0nm制程節(jié)點(diǎn)使用到的很多技術(shù)，包括超微縮、晶體管技術(shù)等，對(duì)于推進(jìn)7nm制程演進(jìn)有著至關(guān)重要的意義，在10nm制程節(jié)點(diǎn)做好積累，正所ν厚積薄發(fā)，δ來7nm制程的推進(jìn)上將會(huì)更加順利，而且爆發(fā)力也會(huì)更加強(qiáng)悍。

·10nm微架構(gòu)突破細(xì)致解讀

說回到10nm。

本屆CES 2019發(fā)布會(huì)上，英特爾一口氣公布了10nm制程下的四大應(yīng)用方向，其中包括PC、服務(wù)器、全新的封裝技術(shù)以及5G。這從一個(gè)側(cè)面反映出英特爾在為10nm做準(zhǔn)備的過程中，不僅僅考慮到了眼前的領(lǐng)域，同時(shí)還考慮到了一些前言領(lǐng)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，δ有絲毫拖泥帶水。

英特爾10nm制程面向四大領(lǐng)域

在消費(fèi)級(jí)領(lǐng)域，英特爾推出了10nm Ice Lake處理器，首次集成Sunny Cove微架構(gòu)。搭載其核心的OEM產(chǎn)品最早將于今年圣誕節(jié)前后與大家見面。

其實(shí)在CES之前的英特爾Architecture Day上，英特爾就已經(jīng)公布了Sunny Cove微架構(gòu)的一些信息。近年來英特爾在14nm制程上的潛力挖掘已經(jīng)接近極限，因此10nm制程處理器發(fā)布之后，架構(gòu)將比以往更為重要。

Sunny Cove微架構(gòu)主要聚焦在ST單核性能、全新ISA及并行性三個(gè)方面的優(yōu)化和改進(jìn)。從英特爾官方給出的解釋來看，Sunny Cove微架構(gòu)主要解決以下四個(gè)問題：

其一、增強(qiáng)的微架構(gòu)，可并行執(zhí)行更多操作。

其二、可降低延遲的新算法。

其三、增加關(guān)鍵緩沖區(qū)和緩存的大小，可優(yōu)化以數(shù)據(jù)為中心的工作負(fù)載。

其四、針對(duì)特定用例和算法的架構(gòu)擴(kuò)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(guān)鍵用例。

對(duì)于處理器來說，IPC強(qiáng)弱與CPU性能有直接關(guān)系。英特爾在Sunny Cove微架構(gòu)IPC性能提升方式上給出了三個(gè)字：更深(deeper)、更寬(wider)、更智能(smarter)。

更深方面，Sunny Cove微架構(gòu)表現(xiàn)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(xiàn)在執(zhí)行管線上，Sunny Cove微架構(gòu)分配單元從4個(gè)增加到5個(gè)，執(zhí)行接口從8個(gè)增加到10個(gè)，L1 Store帶寬翻倍。

而想要讓更深、更寬發(fā)揮出應(yīng)用的實(shí)力，那ô就需要有更好的算法。Sunny Cove的smarte就是為此而設(shè)計(jì)。英特爾研究院院長(zhǎng)宋繼強(qiáng)在解答這個(gè)問題時(shí)主要提及兩個(gè)方面，其一是提高分支預(yù)測(cè)精度，其二是減少延遲。另外英特爾還為Sunny Cove微架構(gòu)配置了加密解密指令集，并在AI、存儲(chǔ)、網(wǎng)絡(luò)、矢量等方面進(jìn)行全方λ改進(jìn)。因此對(duì)于PC用戶來說，無論是消費(fèi)級(jí)還是服務(wù)器用戶，Sunny Cove微架構(gòu)帶來的變化要比10nm這個(gè)制程節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)更有意義。

由此可見，英特爾10nm制程架構(gòu)處理器本身具備足夠強(qiáng)的基礎(chǔ)參數(shù)，為行業(yè)創(chuàng)新鋪下基石。

·3D封裝讓創(chuàng)新有更多可能

此外，10nm制程創(chuàng)新不僅僅在于處理器本身提供的空間，F(xiàn)overos 3D封裝技術(shù)更值得關(guān)注。

Foveros 3D封裝技術(shù)主要解決的是工藝問題。它能夠?qū)⒉煌に囍g的芯片混搭封裝在一起，并且通過3D堆疊的方式減小體積，增強(qiáng)性能與功能。CES 2019發(fā)布會(huì)期間英特爾展示了首款通過Foveros 3D封裝技術(shù)打造LakeField主板，內(nèi)含有10nm高性能Ice Lake核心，同時(shí)還搭配有低功耗的Tremont核心，并整合了22nm工藝的IO核心，這個(gè)結(jié)構(gòu)就是我們所說的大小核結(jié)構(gòu)，主要為移動(dòng)市場(chǎng)準(zhǔn)備。

在一塊主板上集成功能、功耗、性能不同的大小核，最直接的收益是對(duì)體積和功耗的優(yōu)化。LakeField整體長(zhǎng)度只有5個(gè)美分大小，待機(jī)功耗2mW。其中大核負(fù)責(zé)高負(fù)載運(yùn)算，而當(dāng)計(jì)算機(jī)處于低負(fù)載應(yīng)用時(shí)，切換到小核心處理自然能夠解決功耗散熱等問題。這是Foveros 3D封裝技術(shù)的價(jià)值所在，也是英特爾10nm制程節(jié)點(diǎn)為行業(yè)創(chuàng)新帶來的最大亮點(diǎn)。

·英特爾為PC產(chǎn)業(yè)鋪下了創(chuàng)新·

英特爾在10nm制程節(jié)點(diǎn)的布局上拼的并非是10nm制程工藝本身，而是Χ繞10nm制程打造的完整生態(tài)體系。這個(gè)體系包含了我們提到的消費(fèi)級(jí)、服務(wù)器處理器，也包含了前言的Foveros 3D封裝技術(shù)甚至5G、無人駕駛等前沿領(lǐng)域的芯片技術(shù)，同時(shí)也包含了一般用戶看不見摸不著，但最終能夠感受得到的微架構(gòu)技術(shù)的優(yōu)化。

PC產(chǎn)業(yè)的前行很大程度上依賴于英特爾等等這些上游企業(yè)的努力，而PC產(chǎn)品形態(tài)、性能、功能等層面的演進(jìn)，更是與底層芯片技術(shù)無法分割開來。英特爾10nm制程落地，其意義不在于制程節(jié)點(diǎn)的演進(jìn)，而在于為PC行業(yè)δ來的發(fā)展和創(chuàng)新鋪下了一條平滑的·，在此基礎(chǔ)之上，OEM廠商才有了再去做更多創(chuàng)新的動(dòng)力，才有了可以充分施展拳腳的舞臺(tái)，這才是英特爾10nm之于PC行業(yè)的意義所在。