不只是10nm,英特尔Ice Lake是全新技术战略的缩影

在今年的台北电脑展上,英特尔推出了采用10纳米技术的10代核心处理器 - 冰湖处理器。它于今年6月发货,生产时间比预期提前了6个月。

10nm Ice Lake是第一款10nm处理器。它也是基于六个技术支柱的创新,可以实现指数级的性能增长。

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现在它是一个以数据为中心的时代。云服务,大数据,5G,AI和物联网带来的数据量呈指数级增长。 2018年,只有中国生产了7.6ZB的数据。预计到2025年,预计将大幅增加至48.6ZB,全球数据量将高达175ZB。这种增长已超过单一处理器。增长极限。

不仅数据量的爆发,而且数据形式的多样化,都对数据处理提出了更为复杂的要求。随着5G和物联网的发展,未来的时代将是万物的互联互通。到2025年,中国将有800亿台智能设备和全球1500亿台智能设备。在纵横交错的情况下,数据的处理,存储和连接将更高。需求。

为应对这样一个时代,英特尔还将其战略从以晶体管为中心转变为以数据为中心,再到六大技术支柱的并行创新:流程和封装,架构,存储和存储,互连,安全和软件。英特尔的目标是在这六大技术支柱的帮助下实现指数式增长。

在Ice Lake处理器上,先进的技术是10nm,该架构是新的Sunny Cove和Gen11核心显示器,内存DDR4 + AoTeng也带来了性能和容量的双重升级。集成闪电3,Wi-Fi6也扩大了Ice。 Lake的连接,安全性和软件优化更为重要。

工艺技术:先进的2.7倍微型

在六大技术支柱中,先进的制造工艺至关重要,是构建领先产品的关键基础,而Ice Lake的高性能则基于10nm工艺的超高晶体管密度。

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从14nm节点来看,英特尔的工艺升级明显超过前几代,22nm到14nm的密度是2.5倍,而从14nm到10nm则增加到2.7倍,晶体管密度达到1MTr/mm2,即一平方有1亿个晶体管在毫米空间。

除了晶体管密度继续符合摩尔定律之外,英特尔的10nm工艺在材料和工艺方面也有许多创新。在Techinsights拆除英特尔10nm芯片之前,它提到英特尔10纳米工艺首次在后端工艺BEOL中使用金属铜和钽,并使用自对准曝光工艺对新技术进行了许多探索性改进。远高于前一个过程。

值得一提的是,英特尔去年推出了一种名为Foveros的3D封装技术,它提供了极大的灵活性,因为设计人员可以“组成”不同的技术专利模块和新产品形式的各种存储。芯片和I/O配置。

Foveros包装技术也是六大技术支柱的重要组成部分。虽然10nm Ice Lake处理器目前不使用Foveros封装技术,但今年的Lakefield处理器将是第一款Foveros封装,未来将会有更多的处理器。技术方面,该芯片在从2D转向3D后也可以带来更高的指数增长。

架构创新:新的Sunny Cove核心,IPC性能提升18%

除了流程升级之外,Ice Lake处理器上另一项创新指数性能增长的创新是新架构的应用。英特尔认为,在未来十年,架构创新将成为其创新的主要推动力,并将继续带来指数级的扩张。

对于Ice Lake,主要的架构升级是CPU和GPU,其中CPU核心升级到Sunny Cove,GPU升级到Gen 11代。

在CPU核心上,Sunny Cove的主要改进可以说是更深,更宽,更智能的三点,具体来说:

- 更深入:内部单元增强,L1缓存增加50%,L2缓存增加一倍。

- 更宽:寻址单元的数量从4增加到5,执行单元接口的数量从8增加到10.这改善了微体系结构的并行性能。

- 更智能:英特尔在Sunny Cove核心上使用更好的算法来提高分支预测准确性并减少延迟。

Sunny Cove核心还可以提高某些应用程序的性能。通过添加新的AES和SHA-NI指令,加密和解密性能以及解压缩算法得到了改进。英特尔的7-ZIP性能提升了75%。

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总的来说,Sunny Cove内核带来的变化在CPU性能方面是巨大的。与第6代至第9代Core使用的当前基于Skylake的架构相比,Sunny Cove核心在不同应用中的性能提升了10-40%,平均IPC(每指令周期性能)提高了18%。这是近年来CPU性能的最大增长。

除了CPU内核之外,Ice Lake处理器的10nm工艺也在核GPU上实现了飞跃,升级到了Gen11架构。与目前使用24个EU执行单元作为主流CPU的Gen 9/10核心不同,Gen11核心的EU单元增加到64,频率为1.1GHz,浮点性能高达1.12TFLOPS,并且FP16半精度高达2.25TFOPS。它是目前核显示器的2-3倍。

Ice Lake GPU规模的好处是游戏性能提升了80%以上。根据Computex的信息,48/64单元Iris Plus可以确保大多数游戏杰作的平均帧速率超过30FPS,有些可以突破60FPS。

此外,Gen11核心显示器还具有革命性的升级解码,视频输出,垂直同步技术,双解码单元支持HEVC,VP9硬解,高达4K60,8K30,还支持DP 1.4,HDMI 2.0b,支持三屏独立输出最大输出为5K60,4K120 10位。

最后,Gen11核心最终支持VESA标准自适应同步自适应垂直同步技术,这是游戏显示灯支持的新一代垂直同步技术,可以避免玩游戏时屏幕撕裂或干扰。

内存升级:DDR4增强了傲慢的内存加速

记忆和存储的重要性经常被忽视。事实上,随着大规模数据时代的到来,内存和存储的重要性正在增加。

无论是内存还是存储,英特尔都认为需要在内存层次结构的各个层面进行指数级增强,以满足当前的计算需求。而在推出AoTeng技术后,英特尔正在重塑内存和存储层次结构,填补层次结构中的空白,以指数方式提高内存性能。

首先,冰湖处理器的内存频率大幅增加,支持LPDDR4-3733MHz内存和DDR4-3200内存,前者主要用于移动产品,后者主要是台式机产品。与较低的内存频率相比,Ice Lake处理器升级到DDR4-3200内存将使内存性能平均提高30%,这对游戏和专业应用程序非常有利。

将于2020年上市的Ice Lake服务器处理器应该是第三代至强可扩展处理器系列。从今年的第二代Xeon-Scalable处理器开始,英特尔将支持AoTeng数据中心。 Optane DC Persistent Memory进一步增强了存储系统的性能和容量。

奥腾数据中心的持久内存容量目前提供128GB,256GB,512GB,最大功耗18W,最高频率相当于DDR4-2666,读取带宽高达6.8GB/s,写入带宽高达2.3GB/s,性能要高得多。 PCIe硬盘更接近DDR4内存,可以弥补DDR内存容量小,SSD硬盘性能不足的问题。

互连加速:40Gbps闪电3,Wi-Fi 6

在这个数据洪流的时代,CPU不仅处理大量数据,而且还能够更快地连接大量数据。这是Ice Lake处理器与其他产品不同的地方,因为它是第一款集成Thunderbolt 3和Wi-Fi 6处理器。

英特尔的Thunderbolt闪电技术已经开发了几年。最新标准是Thunderbolt 3.速度高达40Gbps,是USB 3.0的4倍以上。它不需要等待太长时间来传输大容量文件。复制100GB高清电影只需约20秒。

今年3月,英特尔宣布向行业免费开放Thunderbolt 3许可证,Ice Lake处理器是第一款集成Thunderbolt 3主机的处理器,进一步降低了Thunderbolt 3平台的成本和访问难度。

此外,USB Advancement Organization还宣布未来的USB 4将基于Thunderbolt 3协议,这意味着USB 4不仅具有相同的40Gbps,而且双方的接口将统一为USB Type-C和相互兼容。

目前,Thunderbolt 3已得到Windows 10和Linux系统的支持。支持Thunderbolt 3的PC数量每年翻番。超过400台PC支持Thunderbolt 3接口,支持Thunderbolt 3的外围设备数量已超过450.继续增长倍增的年度增长趋势。

40Gbps闪电3是有线连接,冰湖也处于Wi-Fi无线连接的最前沿,率先集成了Wi-Fi 6,这是以前的802.11ax无线标准,并支持160MHz信道和OBSS网络噪声过滤,提高速度,同时提高网络可靠性,尤其是在密集环境中提高网络性能

这样做的好处在于它也是Wi-Fi 6标准,但英特尔的网络速度更快,速率高达1680Mbps,是标准的2x2 Wi-Fi6 80MHz频道的两倍。

除了更快,英特尔还构建了一个低成本,更集成的Wi-Fi 6解决方案。 Mac物理内核采用14nm工艺,RF RF采用28nm工艺,封装面积减少15%。缝合减少40%。

软件扩展:生态系统突破AI加速

英特尔拥有超过15,000名软件工程师,软件是英特尔六大支柱的关键部分。

软件生态学将被重视的原因在于,在当前多样化的计算需求下,每个新级别的硬件架构都可以实现一个数量级的性能,软件优化可以带来两个数量级的性能提升,即现在的软件生态系统表现的时代。

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此外,英特尔目前拥有各种架构产品,如CPU,GPU,FPGA,AI芯片等。为了简化开发人员的难度,英特尔将推出One API策略,可以简化跨CPU,GPU, FPGA,人工智能和其他加速器。各种计算引擎的编程。该项目包括一套全面,统一的开发工具,可将软件与硬件相匹配,从而最大限度地加速软件代码。

得益于先进的AI加速指令,与八代Core性能相比,Ice Lake处理器的AI性能可轻松提升2-2.5倍。

此外,还必须提到冰湖处理器的安全性。由于10nm Ice Lake是下一代处理器,因此它在设计时考虑了安全保护,其安全性是这几代人中最高的。

总结:指数级创新推动英特尔未来的增长

如前所述,IceLake不仅是英特尔的新一代处理器,也不像升级10nm进程那么简单。仅仅依靠过程技术的升级已经无法适应数据洪流时代的计算需求,10nm冰湖处理器是英特尔新战略的缩影。

正如宋继强院长今年春天在战略会议上所说,为了应对数据中心时代所要求的指数增长,英特尔将依靠六大技术支柱来推动计算革命,并在数据中心时代继续下去。创新,在未来5年、10年甚至50年内,将成为英特尔发展的动力。

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