在中國人的觀念里，“10”這個數(shù)字象征著完美，十全十美是對于人或事物的最高評價。
10，對于英特爾來說同樣重要。10nm關(guān)系著英特爾在半導(dǎo)體芯片行業(yè)未來能否更進一步，10代酷睿也關(guān)系到英特爾能否正面迎接來自競爭對手、來自輿論的壓力。而將10nm與10代酷睿聯(lián)系在一起，能夠做到十全十美呢？
接下來，讓我們通過對英特爾10nm IceLake 10代酷睿處理器技術(shù)細節(jié)解析，來找找答案。
英特爾酷睿架構(gòu)回顧
在10nm制程之前，英特爾嚴格遵循摩爾定律以及Tick-Tock戰(zhàn)略，通過制程工藝與架構(gòu)技術(shù)迭代來穩(wěn)步推進PC半導(dǎo)體制程技術(shù)與性能的發(fā)展。65nm到45nm用時2年，45nm到32nm用時3年，32nm到22nm用時2年，22nm到14nm同樣用時2年，然而在14nm到10nm推進過程中，英特爾卻經(jīng)歷了更久的時間——4年。
隨著制程工藝不斷演進，相關(guān)技術(shù)迭代速度也逐漸放緩。光刻機技術(shù)、晶體管技術(shù)、新材料等諸多領(lǐng)域的研發(fā)速度放緩，加之英特爾對10nm制程額外看重，希望通過10nm技術(shù)積累為10nm到7nm制程演進做鋪墊，因此耗費了更久的時間。
10nm IceLake晶圓
不過，時間終究是推動歷史前行的車輪，英特爾10nm制程工藝，以及英特爾第10代酷睿處理器，即將與我們見面！
一、10nm IceLake制程架構(gòu)特性解析
首先我們需要弄清楚兩個問題：
其一，英特爾10nm制程工藝代號為IceLake，但架構(gòu)名稱不再用IceLake來統(tǒng)一命名，其架構(gòu)名稱為Sunny Cove。
其二，英特爾10nm IceLake處理器正式落地之后，沒有意外的話，首批將全部是移動級處理器，也就是U系列或Y系列處理器，暫時沒有桌面級處理器，這也意味著英特爾第九代酷睿沒有U/Y系列低電壓處理器，同時新的桌面級處理器很可能依舊是14nm制程，此前曝光代號為Comet Lake。
接下來我們看看10nm制程架構(gòu)的詳細特性：
首先來看IceLake平臺。全新的10nm IceLake平臺在性能表現(xiàn)上借助了AI功能，支持DL Boost、支持Dynamic Tuning機器學習，它能夠動態(tài)地分配GPU與CPU的負載與功耗，雖然并非10nm平臺新技術(shù)，但對于IceLake處理器的性能表現(xiàn)有明顯的幫助。
此外，10nm IceLake平臺全面支持雷電3接口、Wi-Fi 6無線通信模塊、4K 60FPS HDR視頻播放、更快的、更高質(zhì)量的HEVC編碼，并借助全新的GEN 11核顯，支持1080分辨率電競游戲的流暢運行。
IceLake平臺特性
在新特性方面，10nm IceLake平臺具備以下幾點：
一，全新的Sunny Cove微架構(gòu)；
TIPS：以下是關(guān)于Sunny Cove微架構(gòu)技術(shù)特性的分析
Sunny Cove微架構(gòu)主要聚焦在ST單核性能、全新ISA及并行性三個方面的優(yōu)化和改進，Sunny Cove微架構(gòu)主要解決以下四個問題：
其一、增強的微架構(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)為中心的工作負載。
其四、針對特定用例和算法的架構(gòu)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(guān)鍵用例。
對于處理器來說，IPC強弱與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個增加到5個，執(zhí)行接口從8個增加到10個，L1 Store帶寬翻倍。
而想要讓更深、更寬發(fā)揮出應(yīng)用的實力，那么就需要有更好的算法。Sunny Cove的smarte就是為此而設(shè)計。英特爾研究院院長宋繼強在解答這個問題時主要提及兩個方面，其一是提高分支預(yù)測精度，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、網(wǎng)絡(luò)、矢量等方面進行全方位改進。因此對于PC用戶來說，無論是消費級還是服務(wù)器用戶，Sunny Cove微架構(gòu)帶來的變化要比10nm這個制程節(jié)點數(shù)據(jù)更有意義。
Sunny Cove微架構(gòu)示意圖
二，高帶寬、低延遲特性；
三，全新的內(nèi)存控制器，支持LP4/x-3733和DDR4-3200高速內(nèi)存；
四，搭載性能更強，最高擁有64EU、1TFLOP運算能力的GEN 11核芯顯卡；
五，支持10bit 4K 60FPS、10bit 8K 30FPS視頻編碼；
六，支持5K 60FPS或4K 120FPS、DP 1.4以及BT.2020色域
七，高達16MP圖像處理器單元。
從新特性來看，10nm IceLake平臺的主要升級點除了新架構(gòu)之外，最重要的是提升了圖形、顯示部分的性能表現(xiàn)。
10nm制程工藝新特性及芯片架構(gòu)示意
10nm IceLake將PCH封裝到一個芯片上，而PCH芯片則由14nm制程工藝打造。集成Wi-Fi 6 GIG+和新的電源管理，整合802.11ax，并能夠更好的控制CPU和PCH的能耗和功耗。
PCH采用14nm工藝打造
此外，Audio DSP是英特爾第8代酷睿時候就具備的功能，它的主要作用是支持低功耗下的語音喚醒。而相對于8代酷睿來說，英特爾對10代酷睿的Audio DSP做了進一步優(yōu)化，在功耗表現(xiàn)更好。另外在I/O接口方面沒有新的變化。
二、10代酷睿處理器封裝規(guī)格與基本參數(shù)
了解了制程架構(gòu)相關(guān)信息之后，我們來看看英特爾10代酷睿的相關(guān)規(guī)格。
首先來看處理器封裝規(guī)格。英特爾10代酷睿針對9W和15W功耗處理器進行了不同規(guī)格的封裝，9W處理器芯片規(guī)格為26.5×18.5×1.0mm，針腳間距0.43mm；15W芯片規(guī)格為50×25×1.3mm，針腳間距0.65mm。二者均采用BGA封裝，插槽規(guī)格分別為1526和1377。
處理器封裝規(guī)格
兩種尺寸的10代酷睿芯片
英特爾10代酷睿首批產(chǎn)品擁有酷睿i3、酷睿i5以及酷睿i7三個型號，沒有酷睿i9。TDP主要為9W、15W、28W，采用4核8線程，緩存為8MB，最高頻率4.1GHz。
其中，英特爾酷睿i3全部、以及酷睿i5絕大部分處理器顯卡為UHD核顯，酷睿i5極少數(shù)型號以及酷睿i7最高支持英特爾Iris Plus核顯，且最高支持64EU銳炬核顯。
此外前面也提到了，10代酷睿支持LP4/x-3733以及DDR4-3200規(guī)格高速內(nèi)存條。
英特爾10代酷睿基本參數(shù)
TIPS：關(guān)于基本參數(shù)的分析
從基本參數(shù)來看，英特爾10代酷睿在核心數(shù)上與第8代酷睿相比沒有變化，TDP基本保持一致。9W主要放在Y系列上，相對8代酷睿的Amber Lake Y系列7W TDP來說，略有提升；15W主要放在U系列處理器上，與8代酷睿相比保持不變。
不過細心的朋友可能發(fā)現(xiàn)了，英特爾10代酷睿頻率有所下降，Max Turbo最高到4.1GHz，這可能會導(dǎo)致英特爾10代酷睿在跑分上與8代酷睿相比提升較少。
另外，之所以降低頻率，主要原因是一部分TDP分配給了GEN 11核顯，為了平衡功耗，降低主頻是必須去做的妥協(xié)。
三、GEN 11核顯規(guī)格分析
GEN 11核顯是英特爾10代酷睿非常重要的一個新要素。在年初的CES上，英特爾透露了GEN 11核顯的基本信息。在架構(gòu)層面，英特爾GEN 11核顯最高集成64個執(zhí)行單元（EU），而第9代核顯只有24個。它們分為四個區(qū)塊(slice)，各有兩個媒體取樣器、一個PixelFE、載入/存儲單元，每個區(qū)塊又細分為兩個子區(qū)塊(sub-slice)，都有自己的指令緩存、3D取樣器。
GEN 11核顯架構(gòu)渲染圖
英特爾對EU內(nèi)的FPU浮點單元進行了重新設(shè)計，不過FP16單精度浮點性能沒有變化，同時每個EU繼續(xù)支持七個線程，共512個并發(fā)流水線，同時重新設(shè)計了內(nèi)存界面，三級緩存增大至3MB。
Iris Plus最大能達到64EU
另外GEN 11核顯支持Adaptive Sync（適應(yīng)性同步）技術(shù)，相對于NVIDIA G-Sync來說成本更低。
伴隨GEN 11核顯而來的，還有全新的顯卡控制界面。該界面除了針對顯卡的各項調(diào)試功能之外，還支持超過40款游戲的入庫和快捷啟動。同時我認為，全新的顯卡界面也是在為英特爾Xe獨顯做準備。
全新的顯卡控制面板
Command Center細節(jié)
TIPS：關(guān)于GEN 11核顯更多信息
其實除了最大的64EU規(guī)格，再向下也有32EU規(guī)格核顯，主要放在酷睿i3和低端的酷睿i5處理器上。
Iris Plus也是10代酷睿的一大亮點，64EU主要放在酷睿i7處理器上。另外，高端的酷睿i5處理器和酷睿i7處理器也會搭載Iris核顯。
此外，顯卡主頻提升到了1.1GHz
四、10nm IceLake創(chuàng)新生態(tài)解讀
與以往新制程平臺單純聚焦處理器芯片不同，英特爾10nm IceLake更強調(diào)整個創(chuàng)新生態(tài)。因此在10nm IceLake處理器、GEN 11核顯之外，Wi-Fi 6 GIG+、Optane H10混合固態(tài)盤、Thunderbolt 3擴展以及AI層面的性能、功耗輔助等，應(yīng)該與處理器放在一起去看，這才是一個完整的10nm IceLake。
首先來說Thunderbolt 3。
3月初，英特爾宣布向USB Promoter Group開放Thunderbolt協(xié)議規(guī)范，從這一刻開始，無論是PC設(shè)備、平板設(shè)備，還是任何形式的外接擴展設(shè)備，都可以免版稅的形式構(gòu)建兼容Thunderbolt標準的芯片。與此同時，USB Promoter Group宣稱將發(fā)布基于Thunderbolt協(xié)議的USB 4規(guī)范。
這意味著，在該標準協(xié)議框架下，USB 4物理連接器將與Thunderbolt 3和TYPE-C相同，帶寬方面得到提升，達到40Gbps，這與Thunderbolt 3接口一致，也就是說，USB 4規(guī)范將兼容Thunderbolt 3。
雷電3接口功能強大
Thunderbolt 3是目前最強的物理接口，雙向帶寬達到40Gbps，是現(xiàn)有速度最快的USB TYPE-C 3.1 Gen 2接口的四倍，且雷電3接口支持4K 60fps視頻傳輸，支持100W PD協(xié)議供電，支持外接桌面級顯卡，因此可以說是目前最為強大的接口擴展標準。
現(xiàn)有的雷電平臺架構(gòu)
全新的雷電平臺架構(gòu)，主要優(yōu)化了CPU和PCH通路，使其具備更高的效率
在10nm IceLake平臺上，英特爾對Thunderbolt 3架構(gòu)做了新的優(yōu)化，對比上面兩張架構(gòu)圖，其實大家可以很明顯的看出以往和現(xiàn)在雷電平臺架構(gòu)的差異。主要就是優(yōu)化了CPU、PCH到接口物理層的結(jié)構(gòu)，使得數(shù)據(jù)傳輸效率更高，延遲更低。
同時，英特爾在10nm IceLake平臺上直接植入ThunderBolt 3，包括入門級的酷睿i3平臺。
Wi-Fi 6 GIG+也是英特爾10nm IceLake的重要組成部分。
目前，Wi-Fi 5為802.11AC標準，QAM最高為256；Wi-Fi 6為802.11AX標準，QAM最高為1024。擁有更快的響應(yīng)速度、更強的穩(wěn)定性和更快的速度。延遲降低75%、覆蓋范圍提升4倍，支持更多設(shè)備的穩(wěn)定連接。
性能方面，160MHz頻寬Wi-Fi 6 GIG+最高可以做到1.68G傳輸速度，相對于80MHz頻寬標準的2×2 Wi-Fi 6有3倍的速度優(yōu)勢。同時相對于80MHz頻寬標準2×2 AC而言，速度提升40%。
標準2×2 AC與AX速率對比
英特爾Wi-Fi 6無線網(wǎng)卡擁有兩種規(guī)格，采用了全新的設(shè)計，如下：
兩種規(guī)格的Wi-Fi 6模塊
左側(cè)是基于14nm制程打造2230規(guī)格無線網(wǎng)卡，右側(cè)是基于28nm制程打造的1216規(guī)格網(wǎng)卡。
總體來說，英特爾Wi-Fi 6具有以下兩大明顯優(yōu)勢：
其一，支持多設(shè)備連接，更穩(wěn)定；
其二，對延時有更好的管理和控制。
年初CES，英特爾公布了全新的傲騰H10混合固態(tài)盤，相對于以往的Optane Memory來說，傲騰H10混合固態(tài)盤主要在于把Optane Memory與英特爾QLC固態(tài)硬盤整合在了一起。因此將Optane Memory的非易失性存儲特性以及低延遲、快速響應(yīng)、性能一致性等特點。與英特爾QLC 3D NAND技術(shù)的高單元密度、低成本特性，很好的結(jié)合在了一起。
傲騰混合式固態(tài)盤特性
作為10nm IceLake生態(tài)上的重要一環(huán)，英特爾傲騰H10混合式固態(tài)盤，可將文檔打開速度提高2倍；多任務(wù)處理狀態(tài)下，游戲啟動速度提高60%；媒體文件打開速度提高90%。相對于普通NAND固態(tài)硬盤而言，傲騰混合式固態(tài)盤擁有更快的速度、更好的性能。與獨立的TLC 3D NAND固態(tài)盤系統(tǒng)相比，英特爾傲騰混合式固態(tài)盤不僅能夠更快地訪問常用應(yīng)用和文件，還能加速后臺活動的響應(yīng)。
傲騰H10混合固態(tài)盤擁有三種規(guī)格：16GB（英特爾傲騰內(nèi)存）+256GB（存儲）、32GB（英特爾傲騰內(nèi)存）+512GB（存儲）、32GB（英特爾傲騰內(nèi)存）+1TB存儲。
五、10nm IceLake性能標準
目前，英特爾10nm IceLake只是處在發(fā)布狀態(tài)，產(chǎn)品還未正式落地，不過10nm整體進程的推進速度應(yīng)該有所加快。所以在性能層面，目前我們只能通過英特爾的官方數(shù)據(jù)來窺知一二。
英特爾在發(fā)布10nm IceLake處理器與GEN 11核顯的同時，特意強調(diào)了1080P電競游戲的流暢運行。通過下面圖標可見，搭載Intel Iris Plus核顯的10代酷睿處理器能夠在相應(yīng)的畫質(zhì)模式下，較為流暢的運行一些常見的電競游戲，如CS:GO、彩虹六號、坦克世界、堡壘之夜等，相對于現(xiàn)階段8代酷睿的UHD 620核顯來說，圖形性能提升還是比較大的。
1080P電競游戲運行幀數(shù)
在處理器性能上，英特爾目前只給出了15W單線程的表現(xiàn)，從下圖可見，10代酷睿性能提升接近1.5倍，大概為1.48倍左右。如果以相鄰代數(shù)性能提升倍數(shù)做參考的話，性能提升幅度不算很大。
15W單線程性能
IPC是處理器性能的重要指標。Sunny Cove微架構(gòu)為10代酷睿帶來了18%的IPC性能提升，相對于SkyLake微架構(gòu)有1.4倍的提升。另外這里需要說明的是，英特爾給出的IPC提升18%數(shù)據(jù)是通過5個Benchmark測試出來的結(jié)果，18%是一個平均下來的水平線。
另外，結(jié)合單線程1.48倍性能以及之前提到的主頻來看，其實可以看出英特爾10代酷睿為了保證GEN 11核顯的性能，因此將CPU與GPU之間的功耗分配做了一定的平衡。
IPC提升18%
此外，10代酷睿在引入AI加速之后，能夠更好的動態(tài)控制能耗和功耗，智能化的挑選最優(yōu)核去做高負載任務(wù)，給處理器核心效率（注意是核心效率）帶來不小的提升。
英特爾AI加速有三個層面：一是CPU通過深度學習降低延時；二是也可以用GPU來進行智能的應(yīng)用加速；三是擁有更好的性能表現(xiàn)。
TIPS：關(guān)于英特爾AI加速功能的說明
英特爾AI加速功能主要是通過AI技術(shù)，分析并判斷出哪些核心處于最優(yōu)狀態(tài)，在高負載任務(wù)時會優(yōu)先選擇這些核心來承擔負載。
而以往英特爾加速功能是隨機選擇核心來承擔負載，這些核心可能并未處在最優(yōu)狀態(tài)，所以有可能造成效率的滯后。
DL Boost AI加速
六、結(jié)語
英特爾10nm制程工藝可謂是“千呼萬喚始出來”，而英特爾第10代酷睿又是第一代10nm制程落地的產(chǎn)品，所以其重要性不言而喻。無論是關(guān)注這個領(lǐng)域的普通消費者，還是行業(yè)內(nèi)的合作伙伴，亦或是競爭對手都在盯著英特爾10代酷睿，其最終表現(xiàn)究竟如何，還是需要產(chǎn)品上市之后再做檢驗。
英特爾10代酷睿
不過，英特爾通過10代酷睿給業(yè)界帶來了一個新的信號，即生態(tài)化、平臺級的創(chuàng)新或?qū)⒅鲗?dǎo)未來PC產(chǎn)業(yè)的方向。
伴隨10代酷睿處理器，英特爾還帶來了新的無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、新的存儲技術(shù)、新的AI技術(shù)、更強大的圖形技術(shù)以及最先進的接口技術(shù)，這些技術(shù)將為基于10代酷睿平臺打造的PC產(chǎn)品帶來全方位的體驗，而不僅僅是局限在處理器一個部件上的比拼。
其實對于占比極大的普通消費者來說，處理器計算能力已經(jīng)足夠滿足90%以上的應(yīng)用需求。相反，存儲瓶頸、接口瓶頸、網(wǎng)絡(luò)瓶頸卻在影響著我們的體驗、制約著效率的提升，Wi-Fi 6、Thunderbolt 3、Optane H10正式解放這些瓶頸的關(guān)鍵所在，相比一味提升處理器性能，全方位的提升才能帶給我們體驗更好、更全面的設(shè)備，這才是英特爾10nm、10代酷睿的價值所在。
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