intel 终于在innovation 2023上正式揭晓meteor lake处理器,做为intel在2023年下半年推出的新一代产品,采用全新核心架构、设计方法、功能和命名方式,将为笔电带来前所未有的效能和ai能力。
intel meteor lake 处理器背景和发展
提到meteor lake系列处理器,intel在2021年的idm 2.0演讲中首次透露该系列处理器的消息,并确认它已经完成基于最新制程技术的计算模块(compute tile)的设计。随后,intel 在各种活动中逐步揭露更多关于meteor lake处理器的信息和细节,例如在2022年的hot chips会议上展示下一代路线图,强调芯片堆叠和芯片化(chiplet)的未来。
段落大纲
intel meteor lake 处理器背景和发展
intel meteor lake 处理器芯片堆叠设计
最新最强的cpu/gpu核心
intel meteor lake sku 配置
intel meteor lake 性能预期
intel meteor lake 正式推出时间
meteor lake 处理器是继 raptor lake 处理器之后新一代产品,它不仅使用了新的工艺技术,也采用全新核心架构。同时,它也是intel第一个完全采用芯片堆叠设计的客户端处理器,利用最新的封装技术foveros。 作为第一代 meteor lake 系列处理器,玩家可以期待具备以下特性:
三重混合 cpu 架构 ( p / e / lp-e 核心)
全新 redwood cove (p-核心)
全新 crestmont (e-核心)
h/p 系列最多 14 个核心 (6+8)、u 系列最多 12 个核心 (4+8)
intel 4 制程节点用于 cpu,台积电用于 tgpu
intel xe-mtl gpu具有最多128个eu
支持最高lpddr5x-7467 和 ddr5-5200
支持最高96gbddr5和64gb lpddr5x容量
intel vpu 用于 ai 推论,具有 atom 核心
x8 gen 5 线路用于独立 gpu (仅 h 系列)
支持三个 x4 m.2 gen 4 ssd
四个 thunderbolt 4 接口
另外,新一代meteor lake架构处理器仅会在笔电平台上推出,并不会推出桌面处理器版本,尽管meteor lake是采用新的core ultra形式命名,但桌面版的处理器仍是以intel 14代作为延续。 而新的 core ultra 命名形式则是会以 meteor lake 作为第一代,后续将会在其他笔电和桌上型处理器上采用。所以,新的芯片将不再使用传统的core i3、core i5、core i7和corei9的品牌,而是改为core 3、core 5、core 7和core 9。这些变化将反映在品牌字符串、文本和产品徽章上。
旧命名方案:core i3、core i5、core i7、core i9
新命名方案:core 3、core 5、core 7、core 9
intel meteor lake 处理器芯片堆叠设计
在 meteor lake 处理器上,intel 采用全新芯片布局,包括不同的功能模组或芯片,它们有各自不同的 ip。在大多数meteor lake处理器上会发现一共有四个模块,包括cpu、gpu、soc和ioe。这四个模组都使用内部和外部的制造流程,代表有些模组是由intel自己制造,而其他的则是由第三方厂商如台积电制造。 主要的cpu模组将使用intel 4(7nm euv)制程节点,而soc模组和ioe模组则将采用台积电的6nm制程节点(n6)。tgpu 也是 meteor lake 处理器的重要组成部分,它是 igpu (tiled-gpu) 的新名称,并使用台积电的 5nm 制程节点。简单总结一下:
compute tile 计算模块:intel 4 (7nm euv)
graphics tile 图形模块:台积电 5nm
soc 模组:台积电 6nm
io 模组:台积电 6nm
其中的计算模块可以在不同的核心数、核心代数、节点和缓存之间进行完全扩展。intel 不仅可以在其 foveros 3d 封装处理器中混合和匹配不同的核心架构,还可以向上或向下扩展到不同的节点。而图形模块也可以在核心数、节点和缓存方面进行扩展。 soc 模块也可以根据 sku 的不同而向上或向下扩展,此处主要是低功耗 ip (指 vpu)、sram、io 和可扩展的电压设计。最后一个模块是i/o扩展器,或简称ioe,该模块在通道数、带宽、协议和速度方面都可以完全扩展。
这些图表虽然只是用于说明目的,但它们显示一个 tgpu 区块从 4 个 xe 核心 (64 eus) 扩展到 12 个 xe 核心 (192 eus) 的特点。此外,根据同一张图片中的芯片拍摄,可以看到8个xe核心(128 eus),这8个xe核心包括前述的128个矢量引擎、2个几何管线、8个采样器、4个像素后端和8个光线追踪单元。每个xe核心都包含16个256位的矢量引擎和192kb的共享l1快取。 介绍完各个模块之后,就到了封装阶段,为此,intel 展示了 cpu 芯片是如何排列在一起的。最上层有一个背面金属化层,也是 foveros 被动芯片所在的地方,而其下层则是刚刚讨论过的模块,这些模块使用 36um 间距 (芯片对芯片) 的互连连接到基础模块。基础模块具有大电容,并具有用于 io/电源传递和 d2d 路由的金属层。 intel 还提供基础模块金属层的特写,其中包含 3d 电容和芯片对芯片的电源传递以及封装 i/o 路由。每个金属层都是模块化的,具有用于逻辑和内存的主动硅。顶部和底部有封装凸块,用于与顶部和底部层互连。
这里显示的配置也是针对移动平台的芯片,具有6+8 (6 p-core + 8 e-core) 的布局,可以注意到cpu/ioe模块和图形模块之间有两个d2d(芯片对芯片)连接,导入soc模块。这是foveros 3d封装的一部分,intel表示在主要的芯片上方有一个被动的互连器,它是基于intel自己的22nm制程,这个互连器目前没有任何作用,但该公司计划未来使用更先进的封装技术以便在其中使用主动芯片。intel meteor lake 处理器不使用 emib 技术。
meteor lake在新的intel 4制程技术和优化的帮助下,能够达到比前一代alder lake cpu更高的最大涡轮功率,intel展示了一个老派的比较,显示meteorlake cpu在i/o能力方面相比haswellcpu有多大的进步。intel也提到价格问题,指出随着新一代晶圆价格的上涨,开发单芯片设计的成本也会增加。
intel 笔电处理器系列比较
最新最强的cpu/gpu核心
从前文我们已经提到,intel meteor lake 的计算模组再次采用混合架构的布局,p-core 使用全新的 redwood cove 架构,e-core 则是 crestmont。与以往一样,每个 redwood cove 核心都将支持 smt,而 crestmont 核心则不支持 smt,这是 e-core 的常见现象。在ipc提升方面,intel 4制程节点本身应能带来20%的功耗比提升。 所以谈到核心本身,p-core是针对高效能而设计的,通过提高整体芯片效率、增加每核带宽、改进性能监测单元,以及通过intel的thread director改进反馈。每个 p-core 都有 2mb ml 快取、64kb i-cache 和 48kb data cache。
e-core 部分 intel 表示对比前一代 e-core(gracemont)相比有显著的提升,包括 ipc、ai 加速、增强分支预测和通过最新版本的 intel thread director 改进反馈。e-core 最多有 4mb l2 快取、32kb data cache(带 ecc)和 64kb 的 i-cache。
soc 模块中还有一个低功耗版本的相同架构 e-core 核心,主要用于实现最大效率,而标准 e-core 则提供高效多线程性能。 intel 也更新了其 thread director 技术,它可以帮助为任何特定工作负载分配最佳核心。meteor lake 将通过 thread director 以及 windows 中的 os 特定优化来实现调度改进。
网友@locuza_ 早前提供了一个meteor lake处理器die的解剖照(上图),里头可见meteor lake有2个p-core和2个e-core集群,共8个e-core。每个p-core都有3mb l3快取,而每个e-core集群也有3mb l3快取。至于 l2 快取,redwood cove 架构似乎有 2mb,先前的 gold cove 架构则有 1.25mb,而每个 cresmont 架构集群似乎有 3mb l2 快取。 在gpu方面,intel将利用其arc alchemist图形架构xe-lpg版本,这个芯片将在图形模组中搭载128个eu,并使用tsmc的5nm制程节点。据报道,其igpu内显可以达到2.2ghz时脉速度,这与alchemist桌上型版本在更高tdp下能够达到的速度相当,应该能让fp32计算性能达到4.5tflops,相比于reaptor lake-h处理器上的iris xe 96 eu图形,能带来2.25倍计算能力提升。 由于amd的rdna gpu有不同的架构,并且以不同的方式计算fp32 tflops,所以无法与之进行比较,但先前有制造商指出intel内显效能逼近rtx 3050,看起来intel可能会在与amd的radeon 700migpu竞争上取得领先优势。 此外,在 meteor lake 上搭载 alchemist 架构也意味着将支持 directx 12 ultimate 和 xess 等一系列功能,这些功能到目前为止只限于 intel 桌上型 arc 显示卡阵容。当然,也别忘了传闻中备受期待的adamantine 快取也是一大看点,据说它将出现在一些 meteor lake sku 上,最高可达 128mb 容量,这个快取对于通常缺乏带宽的内显来说是一个重大的提升。由于 adamantine l4 快取也能被计算模块使用,因此可以带来更快的启动时间和相比于将数据移动到主 dram 而言更低的延迟。 intel还展示了 xe-lpg 图形ip各个部分性能提升的分解,大多数部分如顶点处理、三角形绘制、像素混合和计算都提升了2.1~2.6倍,但深度测试速率相比 raptor lake 提升了 6.6 倍。此外,由于有硬件加速光线追踪支持,这部分也能得到 2.64 倍的提升。intel 一直在努力加强其驱动程序和软件生态系统,所有这些努力都将滚动到 meteor lake 上的 xe-lpg。 而实际上来说,我们目前已经看到 7 款 sku 信息曝光,它们都是 mtl-h 系列的一部分,拥有 14 和 12 核心的配置。 intel core ultra 9 185h 似乎是目前看到最快的 sku,拥有 14+2 核心,20+2 线绪,24mb l3快取,以及最高 5.1ghz 的加速时钟。谈到时脉,meteor lake作为intel 4制程节点的第一代产品,与经过优化的intel 7制程节点相比,势必会有一些数字下降。 但话又说回来,intel最快的第12代corei9-12900hk处理器在推出时也只能达到5.0ghz,而它的后继者则将时脉提高了额外400mhz(core i9-13900hk)。所以5.1ghz以及更高的频率对于intel 4来说是一个很好的开始,随着工艺技术和intel euv实现的改进,未来数字只会越来越好。
intel 10 – core i9-11980hk – 5.0 ghz(最高时脉)
intel 7 – core i9-12900hk – 5.0 ghz(最高时脉)
intel 7 – core i9-13900hk – 5.4 ghz(最高时脉)
intel 4 – core ultra 9 185h – 5.1 ghz(最高时脉)
其余 sku 及其相关规格如下表所示(请注意,这些规格在 intel 正式公布之前都不是最终的)。
intel meteor lake 性能预期
目前当然还没有任何正式的数字能实际测试判断,但预期 meteor lake 处理器在增加了新核心后,性能会有不错的提升。早前已经看到过一些曝光,其中这些芯片比现有的 raptor lake 处理器略快一些,而这些也都还是早期的工程样品。一旦最终的cpu和gpu性能数字开始出现,将看到更大的提升。效率也将是 meteor lake 处理器的一个重要优势,因为它们是围绕笔电平台设计的。 以下是最近泄漏出来的 core ultra 7 155h 和 core ultra 5 125h 基准测试结果,在多线程性能测试中,前者超过 core i9-13900h,后者则是已超过 core i7-13700h。
intel meteor lake 正式推出时间
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