芯東西8月14日消息，昨日晚間，英特爾在2020年架構日上推出10nm SuperFin晶體管技術,，將實現(xiàn)其有史以來最強大的單節(jié)點內(nèi)性能增強,。
據(jù)悉,，10nm SuperFin技術將用于英特爾代號為“Tiger Lake”的下一代移動處理器,，同時該處理器正在生產(chǎn)中，預計其OEM產(chǎn)品將于假日季上市,。
此外,，英特爾還發(fā)布了下一代CPU微架構Willow Cove、Tiger Lake SoC架構,，以及可實現(xiàn)全擴展的Xe圖形架構等,。這些創(chuàng)新的架構也將用于消費類、高性能計算,、移動客戶端和游戲應用等市場,。
與此同時，英特爾首席架構師Raja Koduri,，以及多位英特爾院士和架構師也聚在一起,，共同圍繞制程/封裝、架構,、內(nèi)存/存儲,、互連、安全,、軟件這六大技術支柱方面,，詳細介紹了相關的技術新進展。
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10nm SuperFin技術：可媲美全節(jié)點轉(zhuǎn)換
10nm SuperFin技術實現(xiàn)了增強型FinFET晶體管與Super MIM（Metal-Insulator-Metal）電容器的結合,，能夠提供增強的外延源極/漏極,、改進的柵極工藝，以及額外的柵極間距,。
英特爾稱,，這項技術不僅是英特爾有史以來最強大的單節(jié)點內(nèi)性能增強，同時它所提升的性能也可和全節(jié)點轉(zhuǎn)換相媲美,。
據(jù)了解,，SuperFin技術主要是通過5個方面的晶體管工藝優(yōu)化，從而實現(xiàn)制程工藝的性能提升：
1,、優(yōu)化源極與漏極結構
SuperFin技術通過增長源極和漏極上晶體結構的外延長度,，在增加應變的同時減小電阻，從而讓更多的電流通過通道。
2,、改進柵極工藝
柵極工藝的改進讓通道遷移率進一步提高,，加速了電荷載流子的移動,。
3,、增加額外柵極間距
通過增加額外的柵極間距選項，能夠為需要最高性能的芯片功能提供更高的驅(qū)動電流,。
4,、使用新型薄壁
英特爾在SuperFin工藝中使用了新型薄壁阻隔，使過孔電阻降低30%,，并進一步提升互連性能,。
5、電容增加
與行業(yè)標準相比,，SuperFin工藝在同等占位面積里的電容增加了5倍,，不僅減少了電壓下降，同時也提升了產(chǎn)品性能,。
據(jù)了解,，這項技術主要通過新型“高K”（Hi-K）電介質(zhì)材料來實現(xiàn)。這一材料能夠堆疊在厚度只有幾埃厚的超薄層中,，以形成重復的“超晶格”結構,。
02
Willow Cove與Tiger Lake CPU架構
基于10nm SuperFin工藝和最新的處理器技術，英特爾推出了下一代名為“Willow Cove”的CPU微架構,。
與英特爾2018年發(fā)布的Sunny Cove架構相比,，Willow Cove架構在前者的基礎上實現(xiàn)了超越代間CPU性能的提升，從而大幅度增強頻率和功率效率,。
同時,，Willow Cove架構在更大的非相容1.25MB MLC中，引入了重新設計的緩存架構,，并通過控制流強制技術（Control Flow Enforcement Technology）增強了安全性,。
另一方面，Tiger Lake是英特爾第一個采用全新Xe-LP（低功耗）微架構的SoC架構,，能夠?qū)PU,、AI加速器進行優(yōu)化，實現(xiàn)CPU,、AI和圖形性能的進一步提升,。
具體來看，Tiger Lake SoC架構主要包含以下8個特性：
1,、 全新Willow Cove CPU核心,。基于10nm SuperFin技術的創(chuàng)新，能顯著提升頻率,。
2,、新Xe圖形架構。執(zhí)行單元（EUs）多達96個,，大幅度提升每瓦性能效率,。
3、電源管理,。一致性結構中的自助動態(tài)電壓頻率調(diào)整（DVFS）,，提高了全集成電壓穩(wěn)壓器（FIVR）效率。
4,、結構和內(nèi)存,。一致性結構帶寬增加2倍，約86GB/s內(nèi)存帶寬,，經(jīng)驗證的LP4x-4267,、DDR4-3200，以及LP5-5400架構功能,。
5,、高斯網(wǎng)絡加速器GNA 2.0專用IP， 能用于低功耗神經(jīng)推理計算,，減輕CPU處理,。同時，在運行音頻噪音抑制工作負載的情況下,，采用GNA推理計算的CPU利用率,，比不采用GNA的CPU低20%。
6,、IO,。集成TB4/USB4，CPU上集成PCIe Gen 4,，用于低延遲,、高帶寬設備對內(nèi)存的訪問。
7,、顯示,。高達64GB/s的同步傳輸帶寬，可支持多個高分辨率顯示器,。到內(nèi)存的專用結構路徑,，以保持服務質(zhì)量。
8,、IPU6,。擁有6個傳感器,，具有4K 30幀視頻、27MP像素圖像,，最高4K90幀和42MP像素圖像架構功能,。
03
基于Xe圖形架構的多款獨立顯卡及微架構
此次架構日上，英特爾詳細介紹了可實現(xiàn)全擴展的Xe圖形架構,，
目前,，Xe圖形架構主要有Xe-LP（低功耗）、Xe-HP,、Xe-HPC和Xe-HPG四個系列,。
1,、Xe-LP是英特爾針對PC和移動計算平臺的最高效架構,。它的最高配置EU單元為96組，并具有新架構設計,，包括異步計算,、視圖實例化（view instancing）、采樣器反饋（sampler feedback）,、帶有AV1的更新版媒體引擎,，以及更新版顯示引擎等。
Xe-LP能夠讓新的終端用戶功能具備即時游戲調(diào)整（Instant Game Tuning）,、捕捉與流媒體及圖像銳化,。
在軟件優(yōu)化方面，Xe-LP也將通過新的DX11路徑和優(yōu)化的編譯器,，對驅(qū)動進行改進,。
2、Xe-HP是多區(qū)塊（multi-tiled）,、高度可擴展的高性能架構,。它能夠提供數(shù)據(jù)中心級、機架級媒體性能,，GPU可擴展性和AI優(yōu)化,。
此外，Xe-HP涵蓋了從一個區(qū)塊（tile）到兩個和四個區(qū)塊的動態(tài)范圍計算,，功能類似于多核GPU,。
基于這一特性，英特爾在現(xiàn)場展示了Xe-HP在單個區(qū)塊上以60 FPS的速率,，對10個完整的高質(zhì)量4K視頻流進行轉(zhuǎn)碼,。同時，還演示了Xe-HP在多個區(qū)塊上的計算可擴展性,。
據(jù)了解,，英特爾首款Xe-HP芯片已在實驗室完成啟動測試,。
目前，英特爾正與關鍵客戶共同測試Xe-HP,，并計劃通過Intel DevCloud讓開發(fā)者能使用Xe HP,。與此同時，Xe HP的相關產(chǎn)品也將于明年推出,。
3,、Xe-HPG是英特爾此次推出的新Xe微架構變體，專為游戲而優(yōu)化,。它結合了Xe-LP良好的效能功耗的構建模塊,，利用Xe-HP的可擴展性對Xe-HPC進行更強的配置和計算頻率優(yōu)化。
同時,，Xe-HPG還添加了基于GDDR6的新內(nèi)存子系統(tǒng)以提高性價比,，將支持加速的光線跟蹤。Xe-HPG預計將于2021年開始發(fā)貨,。
英特爾將基于Xe架構推出兩款獨立顯卡,，并在顯卡指揮中心（IGCC）中引入即時游戲調(diào)整和游戲銳化兩項新功能。
一是英特爾首款基于Xe-LP架構的DG1獨立圖形顯卡,，主要面向PC設備,。目前，該顯卡已進入投產(chǎn)階段,，有望按計劃在2020年開始交付,。
同時，DG1已在英特爾DevCloud上供早期訪問用戶使用,，包含DG1文庫和工具包,，讓用戶能夠提前使用oneAPI來編寫DG1相關的軟件。
二是英特爾針對數(shù)據(jù)中心領域的Server GPU（SG1）,。據(jù)了解,，SG1集成了4個DG1，能夠以很小的尺寸將性能提升至數(shù)據(jù)中心級別,，來實現(xiàn)低延遲,、高密度的安卓云游戲和視頻流。
SG1將很快進行投產(chǎn),，并于今年晚些時候發(fā)貨,。
04
兩大數(shù)據(jù)中心架構：Ice Lake和Sapphire Rapids
1、Ice Lake
Ice Lake是首款基于10nm的英特爾至強可擴展處理器,，能夠在跨工作負載的吞吐量和響應能力方面,，提供強勁性能。
技術方面,，Ice Lake包括全內(nèi)存加密,、PCIe Gen 4,、8個內(nèi)存通道，以及可加快密碼運算速度的增強指令集等,。此外,，Ice Lake系列也將推出針對網(wǎng)絡存儲和物聯(lián)網(wǎng)的變體。
Ice Lake預計在今年年底推出,。
2,、Sapphire Rapids
Sapphire Rapids是英特爾基于增強型SuperFin技術所研發(fā)的下一代至強可擴展處理器，能提供DDR5,、PCIe Gen 5,、Compute Express Link 1.1等標準技術。
英特爾提到,，Sapphire Rapids將用于美國阿貢國家實驗室“極光”超級計算機系統(tǒng)（Aurora Exascale）中,，延續(xù)英特爾的內(nèi)置AI加速策略，使用一種名為先進的矩陣擴展（AMX）加速器,。
Sapphire Rapids預計將于2021年下半年開始首批生產(chǎn)發(fā)貨,。
除此之外，英特爾在FPGA技術領域也不斷推進創(chuàng)新,。值得一提的是，英特爾擁有世界上第一臺下一代224G-PAM4 TX收發(fā)器,。
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下一代混合架構產(chǎn)品
英特爾下一代采用混合架構的客戶端產(chǎn)品名為Alder Lake,，它將結合英特爾馬上推出的Golden Cove和Gracemont兩種架構并進行優(yōu)化，以提供更好的效能功耗比,。
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混合結合封裝技術：測試芯片已流片
目前,，大多數(shù)傳統(tǒng)封裝技術使用的是熱壓結合（Thermocompression bonding）技術。作為熱壓結合技術的替代品,，混合結合（Hybrid bonding）技術能夠加速實現(xiàn)10微米及以下的凸點間距,，從而帶來更高的互連密度、帶寬和更低功率,。
早在今年第二季度,，英特爾使用混合結合封裝技術的測試芯片已成功流片。
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軟件：將于今年推出oneAPI Gold版本
軟件方面,，英特爾早在今年7月就發(fā)布了第八版oneAPI Beta,，為分布式數(shù)據(jù)分析帶來新的功能和提升，包括渲染性能,、性能分析以及視頻和線程文庫,。
英特爾在架構日上提到，oneAPI Gold版本將于今年晚些時候推出,，屆時將為開發(fā)人員提供在標量,、矢量,、距陣和空間體系結構上保證產(chǎn)品級別的質(zhì)量和性能的解決方案。
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結語：英特爾的“失”與“得”
過去一段時間以來,，英特爾的7nm CPU發(fā)布推遲,、市值首次被英偉達超越的消息，難免引起了行業(yè)的不少質(zhì)疑和擔憂,。
但從這場架構日上,，我們可以看到英特爾仍保有強勁的技術實力和信心，在摩爾定律逐漸放緩的當下,，通過對CPU,、GPU、FPGA,，以及架構,、封裝和軟件等領域的持續(xù)創(chuàng)新，開辟更多樣化和多維度發(fā)展路徑,，以滿足日益多元化的計算需求,。
這似乎也是英特爾想要表達的另一個觀點——推動摩爾定律的發(fā)展不僅僅只有提升納米制程工藝一條路，橫向地拓展晶體管工藝技術和架構創(chuàng)新也能“More than Moore”,。
在英特爾看來,，如今人們正處于一個智能化的新時代，亦是個“惠及每個人萬億億次計算能力”的時代,。
在新時代引發(fā)的技術洪流下,，英特爾自2018年就提出的六大技術支柱戰(zhàn)略，圍繞制程和封裝,、架構,、內(nèi)存和存儲、互連,、安全和軟件等方面推動產(chǎn)品的升級,，無疑為行業(yè)的創(chuàng)新發(fā)展提供了一個行之有效的解決方案。
未來,，在競爭愈發(fā)激烈的環(huán)境下,，英特爾能否繼續(xù)引領整個產(chǎn)業(yè)的創(chuàng)新與升級？我們拭目以待,。