英特爾最新一代10nm重新定義電晶體,Tiger Lake架構性能提升20%

2021-01-08 新智元

【新智元導讀】英特爾在今年的架構日上介紹了在六大技術支柱方面的最新進展,全新的10nm SF工藝可媲美節點轉化,還有Willow Cove與Tiger Lake CPU架構,Xe顯卡等讓人大飽眼福。

此前,英特爾宣布7nm工藝延期,讓業界紛紛猜疑美國主導的半導體時代將要走向終結!

然而就在今天,英特爾拋出了一枚重磅炸彈,回應了外界的質疑。

在英特爾2020年架構日上,英特爾首席架構師 Raja Koduri 攜手多位英特爾院士和架構師詳細介紹了英特爾在六大技術支柱方面的最新進展。

全新的 10nm SuperFin 電晶體技術,可實現全擴展的Xe圖形架構,還有下一代 Willow Cove 和 Tiger Lake SoC 架構等最新技術首次亮相。

全新10nm SF工藝讓性能提高多達20%,技術可媲美節點轉換

英特爾推出全新的 10nm SuperFin 電晶體技術,這是該公司有史以來最為強大的單節點內性能增強。

首席架構師 Raja Koduri 表示,「經過多年對FinFET電晶體技術的改進,英特爾正在重新定義該技術,以實現其歷史上最強大的單節點內性能增強,帶來的性能提升可與完全節點轉換相媲美。」

10nm SuperFin 技術實現了增強型FinFET電晶體與Super MIM(Metal-Insulator-Metal)電容器的結合。

SuperFin 技術主要是通過5個方面的電晶體工藝優化來實現製程工藝的性能提升:

1優化源極與漏極結構:增強源極和漏極上晶體結構的外延長度,從而增加應變並減小電阻,以允許更多電流通過通道。

2改進柵極工藝:為了實現更高的通道遷移率而改進柵極工藝,從而使電荷載流子更快地移動。

3增加額外柵極間距:提供額外的柵極間距選項可為需要最高性能的晶片功能提供更高的驅動電流。

4使用新型薄壁阻隔:可以將過孔電阻降低了30%,從而提升了互連性能表現。

5電容增加:與行業標準相比,SuperFin工藝在同等佔位面積裡的電容增加了5倍,不僅減少了電壓下降,同時也提升了產品性能。

Raja Koduri 表示,「這可能將英特爾下一代處理器的性能提高多達20%」。

據悉,10nm SuperFin 技術將用於英特爾代號為 Tiger Lake 的下一代移動處理器,現已投產,OEM筆記本將在今年晚些時候的假日購物季上市。

Willow Cove與Tiger Lake架構

Willow Cove 是英特爾的下一代CPU微架構基於10nm SuperFin工藝和最新的處理器技術,與上一代的 Sunny Cove 架構相比,大幅提升了頻率以及功率效率,

這款微架構還將重新設計的緩存架構引入到更大的非相容 1.25MB MLC 中,並通過英特爾控制流強制技術(Control Flow Enforcement Technology)增強了安全性。

Tiger Lake SoC 採用全新 Xe-LP 圖形微架構,同時基於全新的Willow Cove CPU核。Tiger Lake的性能超越上一代CPU,並實現大規模的AI性能和圖形性能的飛躍。

Tiger Lake SoC 擁有以下8個特性:

1全新Willow Cove CPU核心:基於10nm SuperFin技術進步,顯著提升頻率

2新Xe圖形架構:具有高達96個執行單元(EUs),每瓦性能效率顯著提高

3電源管理:一致性結構中的自主動態電壓頻率調整(DVFS),提高了全集成電壓穩壓器(FIVR)效率

4結構和內存:一致性結構帶寬增加 2 倍,約 86GB/s 內存帶寬,經驗證的 LP4x-4267、DDR4-3200;LP5-5400 架構功能

5高斯網絡加速器GNA 2.0專用 IP,用於低功耗神經推理計算,減輕CPU處理。運行音頻噪音抑制工作負載情況下,採用GNA推理計算的CPU利用率比不採用GNA的CPU低 20%

6IO:集成TB4/USB4,CPU上集成PCIe Gen 4,用於低延遲、高帶寬設備對內存的訪問

7顯示:高達64GB/s 的同步傳輸帶寬用於支持多個高解析度顯示器。到內存的專用結構路徑,以保持服務質量

8IPU6:多達6個傳感器,具有4K30幀視頻、27MP像素圖像;最高4K90幀和 42MP 像素圖像架構功能

Xe GPU:並行矢量矩陣架構

在今天的架構日上,英特爾首次詳細介紹了可實現全擴展的Xe圖形架構。對於Xe圖形架構,英特爾將其定義為「並行矢量矩陣架構」,即高度並行,適合擴展多種場景。

Xe圖形架構目前有Xe-LP、Xe-HP、Xe-HPC、Xe-HPG四個系列。

英特爾GPU的主要優勢在於可以適應全新的工作負載,適應AI、視覺雲計算等。針對GPU優化,Xe GPU可以自適應優化,在後臺就最大化GPU性能。

英特爾推出的首款 Xe-HP 晶片是Xe微架構變體,專為遊戲優化的微架構。它結合了Xe-LP性能良好的構建基塊,利用Xe-HP可擴展性對Xe-HPC進行更強配置和計算頻率優化。

英特爾宣布,已經開始生產首款Xe架構產品DG1,將於今年晚些時候開始交付。

此外,英特爾還展示了兩大數據中心架構Ice Lake和Sapphire Rapids,下一代混合架構Alder Lake,封裝技術和軟體等方面的進展。

在業界頻頻對英特爾未來發展的質疑下,英特爾在今年的架構日上介紹了在六大技術支柱方面的最新進展,又讓人們重拾對它的信心。

Intel Yes!

未來十年,英特爾能否繼續引領晶片行業的升級,我們拭目以待。

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