英特爾突破10nm 為PC產(chǎn)業(yè)鋪下創(chuàng)新路

作為PC產(chǎn)業(yè)的領(lǐng)導者，英特爾的一舉一動都影響著PC行業(yè)未來方向和發(fā)展。在剛剛過去的CES 2019上，英特爾終于為PC行業(yè)帶來又一劑強心針——10nm。有人說，別人家都出7nm了，你英特爾為什么還在說10nm？

制程工藝的意義僅僅在于那個數(shù)字嗎？

事實上，制程工藝的數(shù)字往往代表的只是一個節(jié)點，真正的性能強弱還是要靠底層技術(shù)優(yōu)化。半導體芯片性能表現(xiàn)主要通過晶體管數(shù)量和排列優(yōu)化來實現(xiàn)，單位面積內(nèi)集成的晶體管數(shù)量越多，邏輯單元排列越合理，性能越強，這是硬道理。英特爾在14nm制程節(jié)點強化了五代，性能潛力挖掘的過程就是對晶體管集成數(shù)量和排列優(yōu)化的極致探索。而英特爾突破10nm瓶頸，將制程節(jié)點正式推進到10nm，這正說明英特爾已經(jīng)在10nm的優(yōu)化上取得了進展。

此外，英特爾對于10nm制程節(jié)點的看重在某種程度上要超過7nm，因為10nm制程節(jié)點使用到的很多技術(shù)，包括超微縮、晶體管技術(shù)等，對于推進7nm制程演進有著至關(guān)重要的意義，在10nm制程節(jié)點做好積累，正所謂厚積薄發(fā)，未來7nm制程的推進上將會更加順利，而且爆發(fā)力也會更加強悍。

10nm微架構(gòu)突破細致解讀

說回到10nm。

本屆CES 2019發(fā)布會上，英特爾一口氣公布了10nm制程下的四大應用方向，其中包括PC、服務器、全新的封裝技術(shù)以及5G。這從一個側(cè)面反映出英特爾在為10nm做準備的過程中，不僅僅考慮到了眼前的領(lǐng)域，同時還考慮到了一些前沿領(lǐng)域的拓展。至少在我看來，英特爾10nm刀一出鞘，即是成熟的殺招，未有絲毫拖泥帶水。

英特爾10nm制程面向四大領(lǐng)域

在消費級領(lǐng)域，英特爾推出了10nm Ice Lake處理器，首次集成Sunny Cove微架構(gòu)。搭載其核心的OEM產(chǎn)品最早將于今年圣誕節(jié)前后與大家見面。

其實在CES之前的英特爾Architecture Day上，英特爾就已經(jīng)公布了Sunny Cove微架構(gòu)的一些信息。近年來英特爾在14nm制程上的潛力挖掘已經(jīng)接近極限，因此10nm制程處理器發(fā)布之后，架構(gòu)將比以往更為重要。

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。從英特爾官方給出的解釋來看，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、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。

由此可見，英特爾10nm制程架構(gòu)處理器本身具備足夠強的基礎參數(shù)，為行業(yè)創(chuàng)新鋪下基石。

3D封裝讓創(chuàng)新有更多可能

此外，10nm制程創(chuàng)新不僅僅在于處理器本身提供的空間，F(xiàn)overos 3D封裝技術(shù)更值得關(guān)注。

Foveros 3D封裝技術(shù)主要解決的是工藝問題。它能夠?qū)⒉煌に囍g的芯片混搭封裝在一起，并且通過3D堆疊的方式減小體積，增強性能與功能。CES 2019發(fā)布會期間英特爾展示了首款通過Foveros 3D封裝技術(shù)打造LakeField主板，內(nèi)含有10nm高性能Ice Lake核心，同時還搭配有低功耗的Tremont核心，并整合了22nm工藝的IO核心，這個結(jié)構(gòu)就是我們所說的大小核結(jié)構(gòu)，主要為移動市場準備。

在一塊主板上集成功能、功耗、性能不同的大小核，最直接的收益是對體積和功耗的優(yōu)化。LakeField整體長度只有5個美分大小，待機功耗2mW。其中大核負責高負載運算，而當計算機處于低負載應用時，切換到小核心處理自然能夠解決功耗散熱等問題。這是Foveros 3D封裝技術(shù)的價值所在，也是英特爾10nm制程節(jié)點為行業(yè)創(chuàng)新帶來的最大亮點。

英特爾為PC產(chǎn)業(yè)鋪下了創(chuàng)新路

英特爾在10nm制程節(jié)點的布局上拼的并非是10nm制程工藝本身，而是圍繞10nm制程打造的完整生態(tài)體系。這個體系包含了我們提到的消費級、服務器處理器，也包含了前沿的Foveros 3D封裝技術(shù)甚至5G、無人駕駛等前沿領(lǐng)域的芯片技術(shù)，同時也包含了一般用戶看不見摸不著，但最終能夠感受得到的微架構(gòu)技術(shù)的優(yōu)化。

PC產(chǎn)業(yè)的前行很大程度上依賴于英特爾等等這些上游企業(yè)的努力，而PC產(chǎn)品形態(tài)、性能、功能等層面的演進，更是與底層芯片技術(shù)無法分割開來。英特爾10nm制程落地，其意義不在于制程節(jié)點的演進，而在于為PC行業(yè)未來的發(fā)展和創(chuàng)新鋪下了一條平滑的路，在此基礎之上，OEM廠商才有了再去做更多創(chuàng)新的動力，才有了可以充分施展拳腳的舞臺，這才是英特爾10nm之于PC行業(yè)的意義所在。