英特爾推出 2019 年的新架構：10nm 製程工藝的「Sunny Cove」

2020-11-05

文章推薦指數： 80 %

投票人數：10人

在北京時間 12 月 12 日晚間，英特爾在美國聖克拉拉一場名為「架構日」活動上，正式公布了消費級處理器架構路線圖、下一代核芯顯卡以及以全新邏輯晶片 3D 封裝為代表的一系列技術。

其中，英特爾基於其 10nm 製程工藝所推出的全新微架構 Sunny Cove 成為了眾人矚目的焦點，它將適用在英特爾酷睿系列和至強系列等產品上，有望在 2019 年出貨。

▲ 圖片來自：Kotaku Australia

實際上，由於 10nm 製程工藝的延遲，近年來英特爾酷睿系列和至強系列的主流處理器大多都基於 Sky Lake 架構，無論是後續的 Kaby Lake、Coffee Lake，還是 Whiskey Lake，在這些處理器架構的演變期間，本質上它們的核心架構沒有發生變化。

這意味儘管這些處理器的頻率和核心數量不同，但它們之間的性能提升有限（每時鐘指令 IPC 基本相同）。

比起前幾代架構，Sunny Cove 提升明顯

相比之下，英特爾基於 10nm 製程工藝打造的全新微架構 Sunny Cove，會在計算性能和功耗方面取得更大的提升。

而這次微架構的更新主要體現在兩部分：通用性能提升和專業用途性能提升，其中前者使得基於 Sunny Cove 架構的處理器在 IPC（每時鐘指令）指標方面有一定的提升。

按照英特爾的說法，通用性能提升總結起來是「更深入、更寬廣、更智能」，通過增加緩存大小來提升每時鐘更多的並行執行能力，實現「更深入」；增大新內核的執行寬度提升每時鐘執行指令，實現「更寬廣」；最後優化數據傳輸實現「更智能」。

至於專業用途性能提升，英特爾則通過添加新的專用指令等方式來提升 Sunny Cove 在人工智慧、機器學習以及加密等特殊用途方面的性能。

根據英特爾公布的信息，Sunny Cove 的主要功能特性包括：

增強的微架構，可並行執行更多操作。
可降低延遲的新算法。
增加關鍵緩衝區和緩存的大小，可優化以數據為中心的工作負載。
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。

儘管目前關於 Sunny Cove 的詳細信息並不全面，但從其在延遲、吞吐量、並行計算能力等方面的改進來看，它有望提升消費端在娛樂、工作方面的應用體驗。

此外，英特爾也公布了消費級處理器架構演變路線圖，包括酷睿系列和 Atom 系列。

在酷睿系列產品上，除了計劃在 2019 年出貨的 Sunny Cove，未來幾年將會有應用 Willow Cove 和 Golden Cove 新架構的產品推出，而 Atom 系列則會有 Tremont、Gracemont 以及 Next mont 等新架構，但具體涉及到的製程工藝尚不清楚。

下一代核芯顯卡，運算能力超過 1 Teraflop

為了配合新的 CPU 架構，英特爾在此次活動中還推出了名為 Gen11 的新一代核芯顯卡。

根據官方的路線圖，新的 Gen11 核芯顯卡將與英特爾 10nm 處理器在 2019 年一同亮相，這款核芯顯卡具備 64 個增強型執行單元（EU），是目前 Gen9 核芯顯卡（24 個 EU）的兩倍之多。

這是英特爾首款運算能力超過 1 Teraflop（每秒萬億次浮點運算）的集成顯卡，作為參考，AMD Ryzen 7 2700U 處理器集成的 Vega 10 顯卡的運算能力為 1.7 Teraflops，英偉達 GTX 1080 獨立顯卡的運算能力為 9 Teraflops。

對此，英特爾表示：

與英特爾 Gen9 核芯顯卡相比，新的集成顯卡架構有望將每時鐘計算性能提高一倍，並且憑藉高於 1 Teraflop 的運算性能，它在遊戲方面的表現會更好。

在遊戲方面，Gen11 核芯顯卡配備了英特爾 ® 自適應同步技術，它將為遊戲提供流暢的幀速率。

此外，英特爾還採用了更優的媒體編碼器和解碼器，允許用戶在有限的功耗配額下，實現 4K 視頻流和進行 8K 內容創作。

據了解，新的核芯顯卡將於 10nm 處理器一併在 2019 年交付。

現場，英特爾公司處理器核心與視覺計算高級副總裁 Raja Koduri 還透露了英特爾 2020 年計劃推出獨立顯卡的計劃。

邏輯晶片 3D 封裝技術：Foveros

在「架構日」活動當天，英特爾還展示了一種名為「Foveros」的晶片 3D 封裝技術。

實際上，3D 封裝技術並不新奇—它已經被應用在內存產品上，但英特爾聲稱其是處理器領域首個推出 3D 堆疊封裝技術的廠商，利用它可以在邏輯晶片上繼續堆疊晶片。

外媒 Gizmodo 打了個通俗易懂的比喻，如果說把普通的單晶片封裝比作一間單層住宅，那麼 3D 封裝技術就好比多樓層的住宅。

該技術提供了極大的靈活性，因為設計人員可在新的產品形態中「混搭」不同的技術專利模塊與各種存儲晶片和 I/O 配置。

並使得產品能夠分解成更小的「晶片組合」，其中 I/O、SRAM 和電源傳輸電路可以集成在基礎晶片中，而高性能邏輯「晶片組合」則堆疊在頂部。

英特爾表示，Foveros 封裝技術為整合高性能、高密度和低功耗矽工藝技術的器件和系統鋪平了道路，有助於針對如遊戲、人工智慧等不同用途的晶片提供靈活的定製方案。

英特爾預計，將在 2019 年下半年開始推出一些採用 Foveros 3D 封裝技術的產品。

除此之外，英特爾還介紹了其傲騰技術和相關產品的最新情況，以及新推出的用於簡化跨 CPU、GPU、FPGA、人工智慧和其它加速器的各種計算引擎的開發工具 One API，和幫助開發人員快速進行原型開發的深度學習參考堆棧（Deep Learning Reference Stack）。

在英特爾看來，如今數據產生的速度逐漸超出了人們分析、理解和幫助保護這些數據的能力，隨著 AI、5G 以及智能家居等相關領域的快速發展，計算架構也因此受到影響，快速演進並呈指數級擴展，與此同時，潛在市場的規模也在逐步擴大，根據英特爾的判斷，到 2022 年，潛在市場的規模將超過 3000 億美元，這促使英特爾開始在設計與工程模式方面進行戰略性轉變。

從更優的製程工藝和封裝技術、可加速人工智慧和圖形等專業應用的新架構、超高速的內存，到超微互聯、嵌入式安全功能以及為開發者統一和簡化的通用編程軟體，英特爾決心紮根這 6 大戰略支柱，並進一步為更多元的計算時代做準備。

▲ 圖片來自：Macitynet

對於未來的 5 年，英特爾有這樣一個工程願景：