Intel Tiger Lake架構解密:你能想到的,全都變了!

今年年初的CES 2020大會上,Intel首次官方宣佈了代號Tiger Lake的下一代筆電Core處理器,將採用增強版的10nm製造工藝,集成全新的CPU架構、Xe GPU架構,並大幅拓展AI支持。

半年多過去了,Tiger Lake的架構細節現在終於公開,可以說你能想到的幾乎每一處細節,都是煥然一新!

Intel Tiger Lake架构解密:你能想到的 全都变了!

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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電晶體結構,將增強型FinFET晶體、Super MIM(金屬-絕緣體-金屬)電容器相結合,能夠提供增強的外延源極/漏極、改進的柵極工藝,額外的柵極間,性能相比初代10nm可以提升超過15%。

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Tiger Lake CPU部分的架構代號為Willow Cove,是在此前10nm Ice Lake十代Core處理器集成的Sunny Cove架構基礎上深入強化而來,大幅提升頻率、能效,重新設計緩存體系,再加上其他改進,可提供超越代間CPU性能的提高,此外還有爾控制流強制技術(Control Flow Enforcement Technology)以強化安全性。

Ice Lake/Sunny Cove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已經可以讓10核心輕鬆飆到5.3GHz。

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Tiger Lake/Willow Cove則實現了一次飛躍,具體數字未公佈,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,而且還可以進一步增加電壓,加速頻率有極大希望達到甚至突破5GHz事實上從此前曝光的樣品看,5GHz是肯定的。

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核顯方面,Tiger Lake首次集成全新設計的Xe架構,確切地說是Xe LP低功耗版本,大幅改進能效,最多擁有96個執行單元(EU),相比Ice Lake增多了一半,同時擁有3.8MB大容量的三級緩存,還提升了記憶體和架構效率以獲得更高頻寬。

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結構方面,Willow Cove架構使用雙環形架構串聯各個模組,並重新設計了緩存體系,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,並維持極低的命中延遲,此外一致性互連頻寬也增加了2倍。

記憶體方面,Willow Cove集成雙記憶體控制器子系統,支援DDR4-3200(初始狀態)、LPDDR4X-4267、LPDDR5-5400,最大頻寬可達約86GB/s,並支援Intel全記憶體加密技術(Total Memory Encryption),直接在硬體層面抵禦安全威脅。

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AI方面,Tiger Lake集成了高斯網路加速器GNA 2.0,可以視為Intel版本的神經處理單元(NPU)。

這是一個獨立的IP模組,只需很低的功耗就可以高效進行神經推理計算,並將CPU佔用率降低20%, 從而大大提升AI性能,拓展AI應用場景,比如高動態範圍的神經網路降噪。

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顯示方面,Tiger Lake致力於在更高解析度、畫質下提供更多顯示技術,比如在顯示引擎與記憶體之間設置單獨的結構通道以維持高品質畫面傳輸,頻寬最高達64GB/s

同時還有新一代影像處理器單元IPU6,完全硬體集成,集成最多6個感測器,支持最高4K90Hz視頻輸出、4200萬圖元靜態圖像輸出,初期支援最高4K30Hz、2700萬圖元。

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IO輸入輸出方面,Tiger Lake集成支持新一代Thunderbolt 4、USB4,最高頻寬都是40Gbps,而且物理介面(Type-C)和傳輸協議都彼此相容,可以實現一口走天下,當然了Thunderbolt 4更高級一些。

它還在Type-C介面子系統上集成了顯示輸出,包括DP Alternate模式、Thunderbolt DP Tunneling,還支援獨立顯卡DP輸入介面。

大家期盼已久的PCIe 4.0也得到了原生支持,可以讓CPU高頻寬低延遲地訪問記憶體,完整頻寬8GB/s,相比連接晶片延遲也降低了大約100ns。

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電源管理方面,一致結構、記憶體子系統內集成了自主DVFS(動態電壓與頻率調節),提高了全集成電壓穩壓器(FIVR)的效率,可以根據電壓實現頻率、電壓的動態縮放調節,兼顧高能效與高效能。

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Tiger Lake之後,Intel還準備了下一代CPU架構,代號Golden Cove,將會用於明年的下一代Alder Lake Core處理器,目前已知的變化有:提升多執行緒性能、提升AI性能、提升網路與AI性能、強化安全,等等。

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