前一陣子有傳聞指 Intel 到 2021 / 2022 年都不會推出 10nm 製程 CPU,弄得「 10nm 製程」仿如拖延症的代名詞,由原先好高騖遠計劃 2016 年年中推出,一直拖到現在 2019 年都尚未大量生產。即使 Intel 多次解釋正在努力研發 10nm ,都無阻事件演變成《狼來了》的故事,有時在社交網站見到人們留言 14nm++++++++++ ,一直長按加號,就知道消費者對 Intel 是多麼的心灰意冷。不過面臨 AMD 將於本月尾 Computex 推出 7nm Ryzen 3000 系列 CPU ,倘若 Intel 繼續以 14nm 製程迎戰,就未免相形見絀,因此 Intel 終於發奮圖強,昨日突然於投資者會議中宣布下個月出貨 10nm Ice Lake 流動版 CPU ,令人為之一振!可謂近半年來 Intel 最令人欣喜若狂的消息!
Intel 10nm 及 7nm 發展藍圖
Intel 於 2019 Investors Meeting 闡述來年的鴻圖大計,表示搭載 10nm Ice Lake CPU 的裝置將於今年年尾開售,並於 2020 年上半年推出 10nm Xeon Server CPU 。2021 年起將會推出 7nm 產品,但經歷過 10nm 拖延數年之久,能否如期推出 7nm 就不得而知。為力保江山, Intel 亦不忘與對家 AMD 的 TSMC 台積電工藝進行比較,表示 Intel 的 10nm 製程好比 TSMC 7nm ,而 Intel 的 7nm 則不輸給 TSMC 5nm ,提醒大家別看 Intel 數字較大就覺得 Intel CPU 效能較弱。然而 Intel 10nm 晶圓會優先供貨給筆電及 Server 市場,據今次官方簡報,筆電那邊會有 2019 年的 10nm Ice Lake 及 2020 年的 10nm+ Tiger Lake,然後有款 Lakefield SoC 亦會用 10nm 。至於 10nm 桌電級 CPU,就整份簡報都沒有提及過,最近有傳言指 2021 年才有 10nm 桌電級 CPU,所以各位砌機玩家要慢慢等了。
2019 年 6 月:10nm Ice Lake-U 筆電 CPU
心水清的朋友會知道,其實 Intel 確實在去年推出過 10nm Cannon Lake CPU ,惟只有 Core i3-8121U 一個型號,而且只搭載於某款 Lenovo IdeaPad 330 Notebook ,數量極度稀少,非全球發售,可謂市場上曇花一現的試驗品,或者算是傳說吧。因此 Ice Lake 才算是首批大量生產的 10nm CPU ,象徵 Intel 終於脫離 14nm++++ 魔咒,邁向 10nm 新時代。據 Intel 描述為筆電之用,估計稱為 Ice Lake-U 系列,會在下個月( 6 月)開始出貨給 OEM 筆電廠商,到年末 11 – 12 月就會看到 Ice Lake-U 的筆電開售。與目前的 Whiskey Lake CPU(如 i7-8565U )一樣,首批 Ice Lake-U 的 i7 都是採用四核心,但因架構的改進、由 Gen 9.5 內顯升級至 Gen 11( Next Gen Iris Plus )、以及 10nm 晶體管密度更高,所以 Ice Lake-U 的顯示效能比 Whiskey Lake 快 2 倍、 AI 運算快 2.5-3 倍、影片編碼也快 2 倍,效能全面提升。另外 Wi-Fi 亦由 AC 升級至 AX 制式,所以速度規格快 3 倍。
10nm Sunny Cove 架構
至於架構方面,其實從 Intel Architecture Day 2018 已看到端倪,所有 10nm 製程的 CPU ,不論是筆電的 Ice Lake-U 、桌電級、伺服器級、還是文末介紹的 Lakefield SoC ,通通都是用 10nm Sunny Cove 核心微架構。除了製程由 14nm 改良至 10nm 外,亦會主力提升單線程性能、引進新的 Instruction Set 指令集、提升 L1 及 L2 Cache 容量、增加每一時脈週期能執行到的指令數量( Instructions per Clock )、以及改善數據傳輸架構等,詳情可參考此文章。
2019 年:10nm Lakefield SoC
除了筆電用的 Ice Lake-U 外, Intel 亦會把多個產品線升級至 10nm 製程,包括 Xeon CPU 、 FPGA 晶片、 5G / 網絡晶片、通用 GPU 、 AI 晶片等,其中 Intel 特別著墨介紹 Lakefield SoC ( System on Chip )處理器。 Lakefield SoC 最強在於它的革命性 Foveros 3D 封裝技術,猶如「層層疊」般把多種不同功能及製程的晶片疊起,由過往 EMIB 的 2D 向橫發展,變成 3D 堆疊向上發展,令 Lakefield SoC 的體積縮小到 12 x 12 x 1mm 的迷你封裝,用 5W / 7W 極低功耗,都能具備強勁的功能,適用於移動設備。
從 Intel 的簡報看到, Base 基層會有 PCIe 、 UFS 、 USB 、 Power Delivery 等 Chipset 相關功能,然後第二層就是 Foveros 互聯層,提供高速資料傳輸頻寬,及大範圍的供電支援。第三層就是 Compute 運算層,這裡會採用類似 ARM 的 big.LITTLE 混合 CPU 架構,由 5 個 CPU 核心組成,包括 1 個 10nm Sunny Cove 高性能大核心、 4 個 10nm Atom Tremount 小核心,時脈高達 4.267GHz ,另外還有 Gen 11 內顯。第 4 層就是 1mm Z-height 的 2 x 4GB LPDDR4X 記憶體。
2020 年: 10nm+ Tiger Lake 筆電 CPU
為加強投資者信任 Intel 確實能推出 10nm CPU , Intel 亦於會議中透露 2020 年推出 10nm+ Tiger Lake CPU ,力證 10nm 不會流產,陸續有來。 Tiger Lake 是 Ice Lake-U 的繼任者, i7 也是採用 4 核心 8 線程,但效能會再比 Ice Lake-U 倍增,可理解 10nm 技術成熟的製品,真正的劃時代產物。因為核心架構會基於 Sunny Cove 再進行優化,演變成 Willow Cove 新架構,支援未來的 I/O 技術。而且也轉用 Intel Xe Graphics 內顯,應該具備 Intel Xe 獨立顯示卡的一些特性,如 8K 解碼達 60fps 和支援新的顯示技術,類似 AMD APU 也搭載 Vega 內顯的概念。與目前的 15W Whiskey Lake CPU 比較, Tiger Lake 的整體效能可提升 3 倍,顯示效能亦提升 2 倍,但就不知道與 10nm Ice Lake 有多大差別。另外 Tiger Lake 亦提供 9W 版本,以取代 MacBook 用的 Amber Lake Y 系 CPU。
2021 年: 7nm Intel Xe 顯示卡
剛剛才知道 10nm CPU 突然於今年推出市場,介紹 7nm 可能有點言之過早。不過暫時只有 Intel Xe 獨立顯示卡是採用 7nm 製程, 7nm CPU 尚未有頭緒。首批 Xe 顯示卡主要針對數據中心、 AI 、 HPC ( High Performance Computing )商用市場,採用 7nm 極紫外光 EUV 光刻技術、 Foveros 3D 堆疊及 EMIB 多晶片互聯,意味著 Xe GPU 並非 Monolithic 龐大單晶片架構。到 2022 年會有改良型的 7nm+ , 2023 年就有 7nm++ ,不過經歷過 10nm 拖延數年的階段, 7nm 時間表還是聽聽好了。