英特尔推出 2019 年的新架构:10nm 制程工艺的「Sunny Cove」

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2018-12-14 00:58

在北京时间 12 月 12 日晚间,英特尔在美国圣克拉拉一场名为「架构日」活动上,正式公布了消费级处理器架构路线图、下一代核芯显卡以及以全新逻辑芯片 3D 封装为代表的一系列技术。

其中,英特尔基于其 10nm 制程工艺所推出的全新微架构 Sunny Cove 成为了众人瞩目的焦点,它将适用在英特尔酷睿系列和至强系列等产品上,有望在 2019 年出货。

▲ 图片来自:Kotaku Australia

实际上,由于 10nm 制程工艺的延迟,近年来英特尔酷睿系列和至强系列的主流处理器大多都基于 Sky Lake 架构,无论是后续的 Kaby Lake、Coffee Lake,还是 Whiskey Lake,在这些处理器架构的演变期间,本质上它们的核心架构没有发生变化。

这意味尽管这些处理器的频率和核心数量不同,但它们之间的性能提升有限(每时钟指令 IPC 基本相同)。

比起前几代架构,Sunny Cove 提升明显

相比之下,英特尔基于 10nm 制程工艺打造的全新微架构 Sunny Cove,会在计算性能和功耗方面取得更大的提升。

而这次微架构的更新主要体现在两部分:通用性能提升和专业用途性能提升,其中前者使得基于 Sunny Cove 架构的处理器在 IPC(每时钟指令)指标方面有一定的提升。

按照英特尔的说法,通用性能提升总结起来是「更深入、更宽广、更智能」,通过增加缓存大小来提升每时钟更多的并行执行能力,实现「更深入」;增大新内核的执行宽度提升每时钟执行指令,实现「更宽广」;最后优化数据传输实现「更智能」。

至于专业用途性能提升,英特尔则通过添加新的专用指令等方式来提升 Sunny Cove 在人工智能、机器学习以及加密等特殊用途方面的性能。

根据英特尔公布的信息,Sunny Cove 的主要功能特性包括:

  • 增强的微架构,可并行执行更多操作。
  • 可降低延迟的新算法。
  • 增加关键缓冲区和缓存的大小,可优化以数据为中心的工作负载。
  • 针对特定用例和算法的架构扩展。例如,提升加密性能的新指令,如矢量 AES 和 SHA-NI,以及压缩/解压缩等其它关键用例。

尽管目前关于 Sunny Cove 的详细信息并不全面,但从其在延迟、吞吐量、并行计算能力等方面的改进来看,它有望提升消费端在娱乐、工作方面的应用体验。

此外,英特尔也公布了消费级处理器架构演变路线图,包括酷睿系列和 Atom 系列。

在酷睿系列产品上,除了计划在 2019 年出货的 Sunny Cove,未来几年将会有应用 Willow Cove 和 Golden Cove 新架构的产品推出,而 Atom 系列则会有 Tremont、Gracemont 以及 Next mont 等新架构,但具体涉及到的制程工艺尚不清楚。

下一代核芯显卡,运算能力超过 1 Teraflop

为了配合新的 CPU 架构,英特尔在此次活动中还推出了名为 Gen11 的新一代核芯显卡。

根据官方的路线图,新的 Gen11 核芯显卡将与英特尔 10nm 处理器在 2019 年一同亮相,这款核芯显卡具备 64 个增强型执行单元(EU),是目前 Gen9 核芯显卡(24 个 EU)的两倍之多。

这是英特尔首款运算能力超过 1 Teraflop(每秒万亿次浮点运算)的集成显卡,作为参考,AMD Ryzen 7 2700U 处理器集成的 Vega 10 显卡的运算能力为 1.7 Teraflops,英伟达 GTX 1080 独立显卡的运算能力为 9 Teraflops。

对此,英特尔表示:

与英特尔 Gen9 核芯显卡相比,新的集成显卡架构有望将每时钟计算性能提高一倍,并且凭借高于 1 Teraflop 的运算性能,它在游戏方面的表现会更好。

在游戏方面,Gen11 核芯显卡配备了英特尔®自适应同步技术,它将为游戏提供流畅的帧速率。此外,英特尔还采用了更优的媒体编码器和解码器,允许用户在有限的功耗配额下,实现 4K 视频流和进行 8K 内容创作。

据了解,新的核芯显卡将于 10nm 处理器一并在 2019 年交付。

现场,英特尔公司处理器核心与视觉计算高级副总裁 Raja Koduri 还透露了英特尔 2020 年打算推出独立显卡的计划。

逻辑芯片 3D 封装技术:Foveros

在「架构日」活动当天,英特尔还展示了一种名为「Foveros」的芯片 3D 封装技术。

实际上,3D 封装技术并不新奇—它已经被应用在内存产品上,但英特尔声称其是处理器领域首个推出 3D 堆叠封装技术的厂商,利用它可以在逻辑芯片上继续堆叠芯片。

外媒 Gizmodo 打了个通俗易懂的比喻,如果说把普通的单芯片封装比作一间单层住宅,那么 3D 封装技术就好比多楼层的住宅。

该技术提供了极大的灵活性,因为设计人员可在新的产品形态中「混搭」不同的技术专利模块与各种存储芯片和 I/O 配置。并使得产品能够分解成更小的「芯片组合」,其中 I/O、SRAM 和电源传输电路可以集成在基础晶片中,而高性能逻辑「芯片组合」则堆叠在顶部。

英特尔表示,Foveros 封装技术为整合高性能、高密度和低功耗硅工艺技术的器件和系统铺平了道路,有助于针对如游戏、人工智能等不同用途的芯片提供灵活的定制方案。

英特尔预计,将在 2019 年下半年开始推出一些采用 Foveros 3D 封装技术的产品。

除此之外,英特尔还介绍了其傲腾技术和相关产品的最新情况,以及新推出的用于简化跨 CPU、GPU、FPGA、人工智能和其它加速器的各种计算引擎的开发工具 One API,和帮助开发人员快速进行原型开发的深度学习参考堆栈(Deep Learning Reference Stack)。

在英特尔看来,如今数据产生的速度逐渐超出了人们分析、理解和帮助保护这些数据的能力,随着 AI、5G 以及智能家居等相关领域的快速发展,计算架构也因此受到影响,快速演进并呈指数级扩展,与此同时,潜在市场的规模也在逐步扩大,根据英特尔的判断,到 2022 年,潜在市场的规模将超过 3000 亿美元,这促使英特尔开始在设计与工程模式方面进行战略性转变。

从更优的制程工艺和封装技术、可加速人工智能和图形等专业应用的新架构、超高速的内存,到超微互联、嵌入式安全功能以及为开发者统一和简化的通用编程软件,英特尔决心扎根这 6 大战略支柱,并进一步为更多元的计算时代做准备。

▲ 图片来自:Macitynet

对于未来的 5 年,英特尔有这样一个工程愿景:

那就是在 10 毫秒内,向世界上每个人提供每秒万万亿次浮点运算(10000 Teraflops)的计算能力和 10PB 数据。

但目前这一进展如何?其实我们透过离我们最近的 Sunny Cove 仍无法「窥视」出结论,只希望,这一天不会跳票……

题图自:Leak,其余图片来自:intel

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