芯东西（公众号：aichip001）
作者 | 云鹏
编辑 | 李水青
芯东西9月20日消息，近(jin)日英(ying)特尔与智东西在内(nei)的少(shao)数业内(nei)媒体进(jin)行了深入交流，针对最新Meteor Lake处理器在工(gong)艺、架构、封装、AI等方面(mian)的技术新特性进(jin)行了深入解构分(fen)析。
新一代Meteor Lake处(chu)(chu)理器采用了Intel 4制程工艺，Intel 4利用了用极紫外光刻技术（EUV），重点在于优化能(neng)效(xiao)；架构层面其首次(ci)增(zeng)加了“低功耗(hao)岛能(neng)效(xiao)核”；Foveros封装技术的应(ying)用成为(wei)了架构改革的基础；同(tong)时(shi)英特尔在AI方(fang)面首次(ci)将(jiang)神经网络处(chu)(chu)理器（NPU）集成到(dao)了客户(hu)端芯片中。
一、重点押宝EUV，简化工艺提升良率，能效比成Intel 4关键优势
具体来看，在工艺(yi)制(zhi)程(cheng)方面，根(gen)据英(ying)(ying)特(te)尔IDM 2.0战(zhan)略，英(ying)(ying)特(te)尔计(ji)划在四年里实(shi)(shi)现(xian)五个制(zhi)程(cheng)节点(dian)的(de)迭代(dai)，并在2025年走到(dao)领先(xian)(xian)的(de)位(wei)置。目前台积(ji)电和三星两大(da)芯片代(dai)工巨头也在先(xian)(xian)进制(zhi)程(cheng)方面投入较大(da)，英(ying)(ying)特(te)尔实(shi)(shi)现(xian)这一(yi)目标面临(lin)着(zhe)不小的(de)压力(li)。
Intel 4这一代工艺利用(yong)EUV技术改善了芯片(pian)良率，同时缩小了晶片(pian)面(mian)积，以实现(xian)更高的能(neng)效。在交(jiao)流(liu)中英特(te)尔(er)提到，Intel 4这代工艺对(dui)他们来说十分重要，对(dui)后(hou)续几个制程(cheng)节点的推进十分关键。
与Intel 7相比，Intel 4的面积微(wei)缩(suo)在(zai)2倍左右，逻辑库(ku)性能更高(gao)，对EUV光刻技术的工艺进(jin)行了简化，同时其(qi)专(zhuan)门针对高(gao)性能计算应用(yong)进(jin)行了优(you)化，相比上代，iso功(gong)率性能提升了20%。基于(yu)Intel 4工艺的高(gao)密(mi)度MIM电容器(qi)，其(qi)供(gong)电性能相比上代也有(you)一(yi)定提升。
据称英特(te)尔在(zai)EUV光刻(ke)技术方面进(jin)行了大量投资，目标是简(jian)化、改进(jin)互连架构设计。
根据(ju)公(gong)开数据(ju)，一台典型EUV光(guang)(guang)刻机的价格为(wei)1.8亿英(ying)镑，重量(liang)为(wei)180吨，需要四架波音747和35辆卡车运输，目前EUV光(guang)(guang)刻机的独(du)家供应商为(wei)荷兰ASML。
EUV光(guang)刻(ke)技(ji)术可以显著简(jian)化互连(lian)架构(gou)的制程工(gong)艺，同时支持微缩，可以让Intel 4工(gong)艺中的掩码减少20%，工(gong)艺步骤减少5%。
值得一提的是，Intel 4兼容EMIB和Foveros等先进(jin)封装技术。
二、先进封装成新架构实现基础，让“芯片DIY”更自由
提到(dao)先进封装技(ji)术，英(ying)特尔(er)从Meteor Lake开始，将Foveros技(ji)术引(yin)入到(dao)客(ke)户(hu)端产(chan)品中。
Foveros能做什么？
实际上目前(qian)英特(te)尔大部分客户端处理器的单(dan)片式晶片中都包含CPU、GPU、PCH等众多功能(neng)(neng)模块(kuai)，随着这些功能(neng)(neng)日益多样(yang)化且变得越来(lai)(lai)越复(fu)杂，设计和制(zhi)造这些单(dan)片式系统级芯片的难度越来(lai)(lai)越大，成本(ben)也(ye)越来(lai)(lai)越高(gao)。
Foveros封装技术可以利用高密度(du)、高带宽、低功耗互(hu)连(lian)等特性(xing)，把采用多种(zhong)制(zhi)程(cheng)工艺制(zhi)造的这些(xie)模块组合(he)成(cheng)“大型分离式模块架构”，从而组成(cheng)晶片复(fu)合(he)体。
具体来看，Meteor Lake主要(yao)包(bao)含三(san)个大的模块(kuai)(kuai)，包(bao)括图形模块(kuai)(kuai)、使用Foveros 36X间距晶片(pian)间互连的SoC模块(kuai)(kuai)以及(ji)采(cai)用Intel 4制(zhi)程(cheng)工艺(yi)制(zhi)造的计算模块(kuai)(kuai)。
在(zai)技术指标方面，Foveros封装技术可以实现36u的凸(tu)点间距(ju)，迹线宽度在(zai)1微米(mi)以内，凸(tu)点密度提(ti)高(gao)了近8倍(bei)，迹线长度在(zai)2毫米(mi)以内。同时(shi)Foveros封装技术可以实现160GB/s/mm的带宽，功耗小于0.3Pj/位。
比较(jiao)直观的来看(kan)，相(xiang)比12代的Raptor Lake，Foveros封装减少了低功耗晶片互(hu)连的分区(qu)开销，更小的区(qu)块提(ti)高了晶圆良率，英特尔(er)甚至(zhi)可以(yi)为(wei)每个区(qu)块选(xuan)择更适(shi)合(he)的硅(gui)工(gong)艺，同(tong)时，这一封装对于SKU创(chuang)建(jian)的简化(hua)也有利于英特尔(er)提(ti)升(sheng)定制服务能力。
据英特尔介绍，他们(men)正(zheng)在大力投资晶圆级组装的(de)Meteor Lake以及未来的(de)新项目(mu)，这些新产线可以为Foveros Direction 9微米等项目(mu)提(ti)供产能。
三、40年来重大架构转变，能效依然是提升重点
在架(jia)构方面(mian)，英(ying)特尔(er)(er)称基于Intel 4制程工艺(yi)的(de)Meteor Lake是英(ying)特尔(er)(er)迄(qi)今(jin)为止(zhi)能(neng)效最高的(de)客户(hu)端(duan)处理器，并且可以提供多种AI功能(neng)。
英特尔甚(shen)至(zhi)将Meteor Lake称(cheng)为(wei)“40年(nian)来重大的(de)架(jia)构(gou)转变，为(wei)未来PC创新奠定(ding)基础”，可(ke)见其(qi)对于此次架(jia)构(gou)升级的(de)重视。
Meteor Lake的(de)“分离式(shi)模(mo)块架构(gou)”由四个模(mo)块组成，通过英特尔(er)的(de)Foveros 3D封装技术进行连接。
其中计算(suan)模(mo)块（Compute Tile）同(tong)样是(shi)“能(neng)效(xiao)核+性能(neng)核”的微架构，在功能(neng)方面(mian)有(you)所增强，采用了Intel 4制程(cheng)工艺，在能(neng)耗比方面(mian)提升比较(jiao)明(ming)显。
SoC模(mo)块（SoC Tile）集成了(le)神(shen)经(jing)网络处理器（NPU），可以提升PC运行AI应(ying)用(yong)时的能(neng)效(xiao)表(biao)现，同时兼(jian)容(rong)OpenVINO等标准化程序接(jie)口，便于AI的开发和应(ying)用(yong)普(pu)及。
比较值得注意(yi)的是(shi)，英特尔此次(ci)在直连到(dao)SoC结构的SoC模(mo)块上添加了新的低功(gong)耗岛(dao)能效核(he)，这一(yi)变化适(shi)合应(ying)对新的低功(gong)耗工(gong)作负载(zai)，优化了节能和性(xing)能间(jian)的平衡。
在英特尔(er)看(kan)来，新增的(de)低功耗岛能(neng)(neng)效核是(shi)(shi)混合(he)架(jia)构的(de)第一个重大进(jin)(jin)展，该架(jia)构的(de)首次引入是(shi)(shi)在12代Alder Lake上。新的(de)3D混合(he)架(jia)构和(he)计(ji)算模块上的(de)能(neng)(neng)效核、性能(neng)(neng)核进(jin)(jin)行(xing)协(xie)同，进(jin)(jin)一步(bu)提升了整个处理器的(de)能(neng)(neng)效比表现。
Meteor Lake架构中(zhong)的SoC模(mo)块(kuai)支持(chi)Wi-Fi 6E、支持(chi)8K HDR和AVI编(bian)解码器以及HDMI 2.1和Display Port 2.1标准。
在图形模(mo)块（GPU Tile），新架(jia)构集(ji)成(cheng)了英特尔独立显(xian)卡中的(de)(de)“同(tong)款”图形架(jia)构，性(xing)能(neng)相比传统集(ji)显(xian)有比较(jiao)明显(xian)的(de)(de)提(ti)升，性(xing)能(neng)是上(shang)一(yi)代的(de)(de)2倍。此外，IO模(mo)块（IO Tile）集(ji)成(cheng)了Thunderbolt 4和(he)PCle Gen 5.0。
四、NPU与处理器内部各模块协同，拆解NPU内部两大“秘密武器”
AI是今天每(mei)家芯片公(gong)司都绕不(bu)过(guo)去(qu)的一个(ge)重要方(fang)向。
此次(ci)英特(te)尔第一次(ci)在客户端平台中(zhong)集(ji)成了NPU，同时该模块(kuai)与处理(li)器内所有(you)计(ji)算引擎的(de)内置(zhi)AI功能结(jie)合，从而实现更(geng)高能效的(de)AI计(ji)算。
比如(ru)GPU的高性(xing)能(neng)(neng)并(bing)行性(xing)和高吞吐量适合在(zai)媒体(ti)、3D应(ying)用(yong)(yong)程(cheng)序和渲染管线中引入AI功能(neng)(neng)，而NPU则是专(zhuan)用(yong)(yong)低功耗AI引擎(qing)，更适合用(yong)(yong)于维(wei)持AI运行和AI卸载，CPU则具有更快的响应(ying)能(neng)(neng)力，适合轻量级、单推(tui)理、低延(yan)迟的AI任务。
Meteor Lake中的这个(ge)NPU采(cai)用了多引擎架构(gou)，配备了两个(ge)神经计算(suan)引擎，可以共同处理(li)单(dan)一负载(zai)也可以各自处理(li)不同的负载(zai)。
对神经计(ji)算引擎进(jin)一(yi)步(bu)拆分，其两个(ge)重要的计(ji)算组件包(bao)括推理管道和SHAVE DSP。推理管道由一(yi)个(ge)乘积(ji)累加运算（MAC）阵列、一(yi)个(ge)激活功能块(kuai)和一(yi)个(ge)数据转换块(kuai)组成(cheng)，通过减(jian)少数据移动(dong)并利用(yong)固定功能运作来处理常见的大(da)计(ji)算量(liang)任务，实(shi)现更高(gao)能效。
SHAVE DSP是(shi)专门为AI设计的超长(zhang)指令字/数字信号处理器，其(qi)流式混合架构向量引擎（SHAVE）可以与推理管(guan)道、直接内存访(fang)问（DMA）引擎一起协同，在NPU上进(jin)行并行异(yi)构计算，提高性能。
英特尔(er)相关高管在(zai)英特尔(er)马来西亚科技巡展上提(ti)到，AI正在(zai)融入我(wo)们生(sheng)活(huo)的(de)方方面(mian)面(mian)，云端AI存(cun)在(zai)其局限性(xing)，AI正逐(zhu)渐走向边(bian)缘，在(zai)行业的(de)关键转折时期，英特尔(er)选择将AI引(yin)入PC端。
Meteor Lake的(de)AI计算(suan)与连接无(wu)关，成本更(geng)低，同时可以(yi)更(geng)好地(di)保护隐私。
结语：能效和AI成英特尔新架构突出特点
纵观(guan)此次Meteor Lake的一(yi)系列工艺、架构、封装(zhuang)、AI能(neng)力升级，我(wo)们可以(yi)鲜(xian)明地(di)看(kan)到能(neng)效比(bi)提升以(yi)及AI能(neng)力的下(xia)放是其两大核心特(te)点(dian)。
如今能(neng)效比几乎是(shi)所有(you)先(xian)进芯片竞争焦点(dian)中的(de)焦点(dian)，而消费电(dian)子终(zhong)端产品AI能(neng)力的(de)提(ti)升，也已经成(cheng)为(wei)行业(ye)大势(shi)所趋，边缘侧的(de)AI落地，离不(bu)开芯片厂商们的(de)推动(dong)。
面(mian)向未来(lai)五年，英特尔能否按照自(zi)己的(de)节奏稳(wen)步迭代工艺(yi)，面(mian)向竞争激烈的(de)芯片市场，英特尔还有(you)怎样的(de)大招要放出(chu)，我们拭目以待。
