英特爾10nm製程終於瓜熟蒂落

作者 : 黃燁鋒,EE Times China

Tiger Lake-H45相較Tiger Lake其他產品(第11代Core行動平台),有哪些新東西,以及從中可以觀察到一些什麼?另外,除了針對消費市場的Core處理器之外,Intel還發佈了商用的Core處理器vPro版,並更新了行動工作站的Xeon處理器…

今年英特爾(Intel)鎖定筆記型電腦產品的第11代Core行動版標壓處理器來得稍微遲了點兒,雖說之前有Tiger Lake-H35頂著,但H35在I/O方面實則捉襟見肘。5月11日Intel正式發佈了第11代Core行動版標壓處理器Tiger Lake-H45,Intel稱其為「高性能行動版處理器」。 從Intel的定位來看,先前已經在市場上活躍的H35著力於「輕薄遊戲性能」,以及「主流遊戲性能」——畢竟其I/O與Tiger Lake-U相似;而H45則偏向「輕薄級發燒性能」與「骨灰級發燒性能」。起碼從發佈會的調性來看,Intel更傾向於將Tiger Lake-H45定位在行動遊戲玩家。 另一方面,Intel近兩年的發佈會在談性能時,明顯更傾向於談實際體驗,並且著力於從系統層面來看性能,而不再是單純的CPU本身。這與市場競爭的加劇有關,畢竟Intel不再像過去那樣有著對競爭對手默秒全(編按:意指預設頻率下秒殺其他CPU)的實力了。 本文主要談談,Tiger Lake-H45相較Tiger Lake其他產品(1第1代Core行動平台),有哪些新東西;以及從中可以觀察到一些什麼。另外,除了消費市場的Core處理器之外,Intel這次還發佈了商用的Core處理器vPro版,並更新了針對行動工作站的Xeon處理器,文章會稍作提及。     Tiger Lake-H45有哪些新玩意? Tiger Lake-H45主要規格情況相信已經在很多人的意料中了,傳統Core行動標壓版相較低壓版(Tiger Lake-U),主要是I/O方面以及TDP的變化,規格羅列如下:
  • CPU最高5.0GHz睿頻(Intel Turbo Boost Max Technology 3.0,辨識最佳的兩個核心達成最高5.0GHz頻率),之前的Tiger Lake-U是4.8GHz;
  • CPU採用Willow Cove架構;
  • 10nm SuperFin製程製造;
  • 核心顯卡32EU Xe (先前Tiger Lake-U/H35最高規格為96EU,這一點應該是考慮到H45處理器定位於遊戲發燒友,所以普遍會配獨立GPU);
  • 20x PCIe 4.0直連(以及24x PCIe 3.0):這一點實際上才是H45表現,標壓」屬性的根本,獨立GPU和更多PCIe裝置才不會存在頻寬、延遲上的掣肘。另外,藉由RST技術,可提供雙SSD的RAID0支援;
  • 支援ThunderBolt 4;Killer則是支援Wi-Fi 6E;
  • XTU官方超頻也提供每個核心電壓控制、BCLK選項等更多超頻特性。
    針對遊戲玩家,也有螢幕FHD 360Hz刷新率,以及4K120Hz刷新率支援;儲存部分除了IntelRST (Rapid Storage Technology)可實現雙SSD的RAID支援,另外也實現了對Windows DirectStorage的支援——DirectStorage API對遊戲有很大的價值。 雖說I/O支援是Tiger Lake-H45的重點,不過大部分讀者對於這些I/O規格本身應該都瞭解,這裡就不再多花筆墨介紹。這些I/O支援,本身也是H45實現性能擴展,直連GPU外加高性能SSD的關鍵,是它與Tiger Lake-U/H35的主要差異所在。     I/O方面格外值得一提的是,處理器本身與PCH連接的是拓寬的8x DMI3.0匯流排(如上圖所示,Intel之前亦稱其為OPI,大致理解為PCIe3.0 x8),前幾代產品的連接普遍是DMI x4。前不久桌上型電腦平台的Rocket Lake-S實際上已經實現了這部分頻寬翻倍。這個規格對於I/O資源比較充裕的行動標壓版和桌上出版處理器而言,可能沒有那麼重要,只是網上似乎找不到Tiger Lake-H35這根OPI匯流排的頻寬資訊——它對H35反倒是比較重要的。   2   以上是這次發佈處理器產品的具體SKU資訊,最高配Corei9-11980HK,8核心16執行緒,24MB L3快取(cache),最高睿頻5.0GHz;其他型號還包括了Core i7和i5,在核心、頻率、cache方面有差異。Intel在接受採訪時提到,在不超頻的情況下所有型號對於最高DDR4-3200的支援均為Gear 2分頻模式(Gear 1模式2933),另外有個SAGV特性——系統會根據負載智慧選擇速度,在Gear 1/2間切換。 終於實現筆記型電腦平台Core i5全系列6核心,Core i7以上全系8核心多少也能顯示新製程的成熟。且Willow Cove+成熟版10nm,理論上無論是單核心/多核心性能,還是效率都是Intel近兩年能真正在競爭對手面前揚眉吐氣的原因。     除了針對消費市場的產品,Intel這次也發佈了11代Core vPro處理器的行動標壓版,以及XeonW-11000行動工作站處理器。vPro代表的是Inte鎖定商用的高階安全與可管理性技術,這個平台就是將Intel的企業管理與安全技術加進去的Core處理器。上圖是本次發佈的十一代Core vPro H系列處理器,以及面向行動工作站的XeonW-11000。 Xeon平台的特性包括ECC記憶體支援,Intel Hardware Shield (主要包括CET和TDT)、完整的記憶體加密、AMT (Active Management Technology),以及Deep Learning Boost人工智慧(AI)加速指令集支援等。 這代Tiger Lake新加的vPro特性主要是CET (Control-Flow Execution Technology)——這是一種主要針對返回導向程式設計(ROP)程式碼攻擊的技術。Intel對於這類攻擊的應對措施是利用IBT (Indirect Branch Tracking)和SS (Shadow Stack),因為ROP攻擊的特點是篡改棧記憶體,SS的本質就是進行堆疊的拷貝,在出現攻擊篡改時就能辨識;而IBT針對的主要是透過惡意調用、跳轉程式碼實現的攻擊(JOP/COP),IBT會追蹤間接分支,軟體就能夠辨識是否被劫持。 另外,vPro還有TDT (Threat Detection Technology)技術,一方面能夠進行記憶體掃描加速——主要是借用核心顯卡的運算力,不需佔用CPU資源;另一方面透過AI的方式發現威脅,比如CPU效能計數器特性——反惡意軟體就能借此辨識CPU佔用率異常,並採取對應的措施,避免惡意挖礦程式或者其他類型的惡意程式竊取硬體資源。此外,上表中的TXT指的是Trusted Execution Technology。 性能比較:這次的10nm製程終於成熟 按照常規,文章是應該談一談CPU和GPU,不過我們已經在過去的多篇文章中詳細介紹過了,包括Willow Cove處理器核心和Xe GPU。就核心層面,能談的內容不多,而且Willow Cove本身相較第十代Core的Sunny Cove核心改進就不多。 按照慣例,Intel提供這代標壓處理器相比上一代的變化:19%的多執行緒性能提升。對比的是上一代i9-10980HK與這一代的i9-11980HK,Corei9-10980HK實際上還是Comet Lake架構、14nm製程,CPU是比較舊的Skylake核心。     Intel歷史上的Core第10代行動平台是很容易讓人迷惑的一代,因為當時10nm尚不成熟,Core第10代推出了兩個系列,分別是14nm Comet Lake和10nm Ice Lake——請參閱上表。其中Ice Lake雖然應用了新架構,但因為製程不成熟,上不了高頻,所以僅限在低壓處理器上;Comet Lake則既有低壓版,又有標壓版,是較為成熟的老製程和老架構。 此處對比的i9-10980HK就屬於Comet Lake——這顆晶片也屬於Intel對14nm潛力徹底挖掘乾淨的產品。所以相對來說,這一代的i9-11980HK較之在架構和製程層面是雙重提升,19%這個數字也就顯得沒什麼大不了。 對第十代的10nm Ice Lake (Sunny Cove)而言,第十一代的Willow Cove更新實際上就是其成熟版本,10nm製程改進致頻率可顯著提升。從前面的SKU表格中能夠觀察到,這次發佈新版Core i9-11980HK,3.3GHz的頻率cTDP為65W (cTDP在Intel的定義中,應該是針對OEM可自行設置的基頻與TDP),單從標定的TDP就能看到效率(頻率/功耗)相較上代產品的提升了(可參考Rocket Lake和Comet Lake)。考慮對老舊架構Skylake的IPC提升,如果沒有競爭產品的話,這次隔代產品的能效提升應該會比較大。 我們認為,雖然Intel近期發佈伺服器的Ice Lake-SP,以及這次發佈的Tiger Lake-H45相比競爭對手並不會表現出多大的優勢,這兩款產品卻足夠說明Intel 10nm製程正式步入成熟,出貨也基本能跟上自家產品更新節奏。與第十代CoreIce Lake發佈時,初代10nm製程的確已經大不一樣;節奏也明顯比Tiger Lake-H35時期更有餘地。       來看看Intel提供的性能對比:Intel這次主要比較的就是遊戲性能,畢竟是針對遊戲發燒友的行動處理器。上面兩張圖分別是Core i9-11980HK與前代產品,以及AMD Ryzen 9 5900HX的遊戲性能比較,對比的專案包括《全面戰爭:三國》、《孤島驚魂:新曙光》、《殺手3》等。 其中相較AMD的遊戲性能領先幅度,還是比較令人驚豔:在《超級房車賽2019》這款遊戲裡影格率有26%的領先,《全面戰爭:三國》也有11%的領先。這裡的競爭產品比較,實際的筆記型電腦裝置是聯想拯救者R9000K,GPU選配GeForce RTX3080——這款筆記型電腦的散熱設計還是比較出色,而且「最大GFX功耗」約165W,而Intel這邊對比的裝置「最大GFX功耗」在155W。實際上的性能釋放,在這個時代和OEM的設計還是有相當大的關係,所以還是要看未來的實測資料。 AMD Ryzen 5900HX是Zen 3核心,製程層面台積電7nm在Intel 10nm SuperFin面前其實沒什麼優勢,單執行緒性能理論上也不會比Willow Cove好。另外5900HX處理器最高睿頻4.6GHz,以及在I/O方面是PCIe 3.0 x16,這些都算是AMD暫時的弱勢,不知是否對測試結果產生了影響。從這幾個角度來看,Tiger Lake-H45可以說是Intel量產晶片中,最高水準的實力發揮。     Intel還比較了Core i5-11400H和AMD Ryzen 9 5900HS,這是更偏市場主流35W TDP處理器之間的比較,GPU選配的是RTX3060 MaxQ。Intel特別提到,比較裝置的厚度不到16.5mm,而AMD這邊選的設備是ROG Zephyrus G14,更厚且功耗更高,看起來也是相當不錯的成績。 在遊戲部分,Intel強調致力於「整個生態系統的最佳化」,與遊戲廠商深度合作。Intel表示,「在整個平台上,我們不僅有CPU性能的優勢,SSD技術或者PCIe 4.0通道的優勢,更重要的是我們在軟體生態上也和很多遊戲廠商進行合作。」很顯然是從系統、或者更高層面進行比較。       隨後是內容創作與生產力方面的比較。Intel提供的資料是i9-11980HK相比5900HX在視訊內容創作方面領先18%,圖片處理領先24%,Office生產力領先19%。這些數字的參考價值可能並不大,因為一方面其系統抽象層級比較高,另一方面比較方式也不見得有多科學。 比如說視訊後期,是用AE的內容辨識填充功能,把畫面中不需要的部分去除,以此得出比競爭產品領先18%——這其實算是發揮了Core處理器在AI方面的優勢(AVX-512、VNNI指令);照片處理則是將黑白照片轉為彩色照片,也偏向機器學習推理能力;Office生產力對比項則包括將Excel表格黏貼到Word,以及把Word轉為PDF、把PPT轉為PDF等——這個項目算是比較有比較的價值,這些比較整體凸顯的還是Intel既有的一些優勢。 Xe在媒體和顯示方面的加強包括AV1解碼加速、HEVC (H.265)支持增加,一些主流Codec吞吐翻倍;4K/8K60重播支援,12bit端到端視訊管線。而且ThunderBolt 4可外接兩個4K顯示器或一個8K顯示器,外加高速儲存能力,都屬於對生產力的加成。32EU的核心顯卡理論上和桌上型Rocket Lake-S應該是一樣的,明顯弱於Tiger Lake-U。但從最新發佈的早期測試來看,Core i5可能對核心顯卡還削弱,而且削弱的不僅是EU,還包括Xe媒體引擎。     總結Tiger Lake-H45,因為Tiger Lake-U在前,能談的新東西不多,包括10nm SuperFin,以及Willow Cove架構的CPU——其隔代提升看起來相當理想(基於上一代行動版Core標壓處理器的製程與架構反覆運算);直連20x PCIe 4.0是I/O方面的重要更新,SSD RAID支持則為持續邁進的高速儲存先鋪路,無論對遊戲還是生產力都有價值,以及商用的vPro平台和針對行動工作站的Xeon處理器也一起更新。 Tiger Lake-H45可能真正代表著Intel 10nm製程全面步入成熟,也為將來10nm Enhanced SuperFin打下了基礎。Intel表示,「會有80款筆記型電腦設計進入市場,同時我們在初期也有上百萬片的處理器交貨給OEM合作夥伴。」值得一提的是,外媒前幾天提到,今年Intel可能還會發佈Tiger Lake-U Refresh,不知會以何種姿態問世。 本文原刊登於EE Times China          

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