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酝酿十年大变革 除了制程升级 英特尔还有两把杀手锏
摩尔定路能否继续延续,除了制程升级半导体性能还能否提高,这些问题,非英特尔的答案都是“否”,而英特尔已经亮出“是”的证据。
英特尔将回归独显市场已经不是秘密,无论是招兵买马还是各种消息连篇。而上周举办的架构日(Architecture Day)上,透露出的信息远不于此——6个CPU架构、新的GPU架构、新的3D封装,以及内存存储、计算编程、深度学习等。
未来3年(2019-2021),英特尔将每年推出一个新的微架构,无论是这些新架构是继续改善升级还是全新设计,这样的节奏即便在Tick-Tock时代都是没有过的。明年将要露面的是 “Sunny Cove(阳光湾)”,再往后是“Willow Cove(柳树湾)”和“Golden Cove(金湾)”。此外,同时公布的还有此后3带Atom架构(各种mount),相对Cove系列,mount系列的更新略慢。
除了最迫切的10nm工艺被正式引入,Sunny Cove的主要改进还放在:
单线程性能优化
降低功耗
降低延迟的算法
优化并行性
优化工作负载
优化AI性能
增加新多媒体指令
等方面,相应的终端产品是此前已经露面的Ice Lake。该产品,也是第一款引入11代核显,此前盛传的独显的产品正式推出时间则是稍晚的2020年。
11代核显集成多达64个执行单元(EU),而现在只有24个。EU内的FPU浮点单元也被重新设计,而FP16单精度浮点性能没有变化,同时每个EU继续支持7个线程,仍为512个并发流水线。英特尔表示,新核显的每时钟计算性能会提高一倍,浮点运算性能突破每秒一万亿次(1TFlops)。这一性能水平与目前AMD 8代APU入门水平基本一致。
2020年,Willow Cove架构将重新设计L1、L2 Cache,并通过10nam制程优化继续提升晶体性能。2021年的Golden Cove继续提升单线程性能,并强化AI、5G、网络、性能,继续强化安全,制造工艺有机会升级到7nm。
除了新架构,英特尔还展示了名为“Foveros”的全新3D芯片封装技术,首次为CPU处理器引入3D堆叠设计,可以实现芯片上堆叠芯片,而且能整合不同工艺、结构、用途的芯片,相关产品将从2019年下半年开始陆续推出。该技术提供了极大的灵活性,设计人员可以在新的产品形态中“混搭”不同的技术专利模块、各种存储芯片、I/O配置,并使得产品能够分解成更小的“芯片组合”。
今年年初,片上集成AMD Vega GPU和HBM2显存的Kaby Lake-G让EMIB(嵌入式多芯片互连桥接)封装技术进入人们眼帘,而该技术还只是2D封装,也就是所有芯片在一个平面上铺开。Foveros则升级为3D封装,将多芯片封装从单独一个平面,变为立体式组合,从而大大提高集成密度,可以更灵活地组合不同芯片或者功能模块。
从下至上,Foveros的最下层是封装基底(Package)、底层芯片(Bottom Chip)、中介层(Active Interposer,中介层上的上层芯片可以包括各种功能,如计算、图形、内存、基带等。中介层上带有大量特殊的TSV 3D硅穿孔,负责联通上下的焊料凸起(Solder Bump),让上层芯片和模块与系统其他部分通信。
目前,英特尔已经展示了Foveros芯片样品,并称已经做好了规模量产的准备,2019年会推出第一款产品,英特尔称之为“混合x86处理器”(Hybrid x86 CPU)。
该芯片封装尺寸为12mm×12mm、厚1mm,而内部3D堆叠封装了多个模块:基底是P1222 22FFL(22nm改进工艺)工艺的I/O芯片;之上是P1274 10nm制程计算芯片,内部整合了一个Sunny Cove高性能核心、4个Atom低功耗核心;PoP整合封装的内存芯片。据称,整颗芯片的功耗最低只有2mW,最高不过7W,注意,这可是高性能的x86架构芯片,不是ARM的哟!
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