10nm IceLake 落地 英特尔 10 代酷睿深度解析

在中国人的概念中，数字“10”象征着完美，完美是对一个人或一件事的最高评价。这对Intel来说也很重要。10纳米关系到英特尔能否推动半导体芯片行业的未来，而10代内核也关系到英特尔能否正面应对竞争对手和舆论的压力。当10nm和10代内核结合在一起时，你能做到完美吗？接下来，让我们通过分析英特尔10nm IceLake10代酷睿处理器的技术细节来找到答案。

在10nm工艺之前，英特尔严格遵循摩尔定律和奇克-托克战略，通过工艺技术和架构技术的迭代，稳步推动了PC半导体工艺技术和性能的发展。从65纳米到45纳米花费了2年时间，从45纳米到32纳米花费了3年时间，从32纳米到22纳米花费了2年时间，从22纳米到14纳米花费了2年时间，但是从14纳米到10纳米的进步让英特尔经历了更长的时间-4年。随着工艺技术的不断发展，相关技术的迭代速度逐渐减慢。光刻机技术、晶体管技术、新材料等诸多领域研发速度的放缓，再加上英特尔对10nm工艺的重视，希望通过10nm技术的积累，为10nm到7nm工艺的演进铺平道路，因此需要时间。

10纳米IceLake晶圆片

但最终时间是历史前进的车轮，让英特尔10nm制程技术和英特尔第10代酷睿处理器与我们相遇!首先我们需要了解两个问题。首先，Intel10nm工艺技术代码是IceLake，但架构名称不再用于IceLake中的统一名称，其架构名称是Sunny Cove。其次，Intel10nm IceLake处理器正式落地后，并没有发生事故。第一批都是移动处理器，即U系列或Y系列处理器，目前还没有台式处理器。这也意味着英特尔的第9代Core将不会有U/Y系列低压处理器，新的桌面处理器很可能仍然是14nm工艺。现在，让我们看一下10纳米工艺体系结构的详细信息。让我们先来看看IceLake平台。新的10nm IceLake平台在性能上使用AI功能，支持DL Boost，支持动态调优机器学习，并能够动态分配GPU和CPU负载和功耗。虽然这不是10nm平台上的新技术，但它对IceLake处理器的性能有明显的帮助。此外，10nm IceLake平台支持1080分辨率的电子竞技游戏，配备Thunderbolt3接口、Wi-Fi6无线通信模块、4K60FPS HDR视频播放、快速高质量的HEVC编码和全新的GEN11显示屏。

在新功能方面，10nm IceLake平台具有以下功能：首先是新的Sunny Cove微架构。下面是对Sunny Cove微架构技术特点的分析。Sunny Cove微架构专注于ST单核性能、新ISA和并发三个方面，Sunny Cove微架构主要解决以下四个问题：其次，提出了一种新的算法来减少延迟。增加关键缓冲区和缓存的大小，并优化以数据为中心的工作负载。第四，针对特定用例和算法的架构扩展。例如，提高加密性能的新指令，如矢量AES和SHA-NI，以及其他重要用例，如压缩/解压缩。对于处理器来说，IPC的强度直接关系到CPU的性能。英特尔为Sunny Cove微架构的性能提升方式提供了三个字：更深、更宽、更智能。Sunny Cove微体系结构显示，L1容量从32KB增加到48KB，并增加了L2高速缓存、uop和TLB高速缓存。Sunny Cove微架构分配单元从4个增加到5个，执行接口从8个增加到10个，L1存储带宽翻了一番。如果你想更深入、更广泛地展示你的应用程序的力量，你需要更好的算法。Sunny Cove的Smart就是为此而设计的。在回答这个问题时，英特尔研究院负责人宋继强提到了两个方面：提高分支预测的准确性和减少延迟。此外，英特尔还为Sunny Cove微架构配置了加密解密指令集，并在AI、存储、网络、向量等方面进行了全面改进。因此，对于PC用户、消费者用户和服务器用户来说，Sunny Cove微架构的改变比10nm进程节点数据更有意义。

Sunny Cove微体系结构图2、高带宽、低延迟特性;3.新的内存控制器，支持LP4/x-3733和R4-3200高速内存;第四，配备了具有更强大的性能、最高64EU、1TFLOP计算能力的GEN11核心显卡。支持10位4K60FPS和10位8K30FPS视频编码。支持5K60FPS或4K120FPS、DP1.4、BT.2020色域7、高达16MP的图像处理器单元。从新功能的角度来看，除了新的架构，10nm IceLake平台的主要升级点是提高图形和显示部分的性能。

10nm工艺的新功能和芯片架构包括10nm IceLake将PCH封装到芯片中，PCH芯片将采用14nm工艺构建。集成的Wi-Fi6GIG+和新的电源管理集成了802.11ax，使您能够更好地控制CPU和PCH的功耗和功耗。

PCH采用14nm工艺构建，音频DSP是英特尔第八代Core的一项功能，其主要作用是支持低功耗语音唤醒。与8代内核相比，英特尔对10代内核音频DSP进行了进一步优化，功耗性能更好。I/O接口保持不变。其次，在了解了第10代核心处理器封装规范和基本参数过程架构的信息之后，让我们来看看英特尔第10代核心的相关规范。首先，让我们来看看处理器的规格。英特尔的第10代核心为9W和15W功率处理器提供了不同规格的封装，9W处理器芯片规格为26.5x18.5x1.0毫米，引脚间距为0.43毫米。15W芯片规格为50×25×1.3mm，销距为0.65mm。两者都以BGA封装提供，插槽规格分别为1526和1377。

处理器封装规格

两种尺寸的10代核心芯片

英特尔10代酷睿的第一批产品有三种型号：酷睿i3、酷睿i5和酷睿i7，但没有酷睿i9。TDP主要为9W、15W、28W，4核8线程，缓存8MB，最大频率为4.1GHz，其中Intel Core i3全部和Core i5处理器显卡大部分都是UHD显示，Core i5的一小部分机型和Core i7支持Intel Iris Plus显示，最大支持64EU火炬显示。如前所述，第10代内核支持LP4/x-3733和DDR4-3200规格的高速内存唇。

英特尔10代内核基本参数TIPS：基本参数分析从基本参数来看，英特尔10代内核在内核数量上与第8代内核没有什么区别，TDP大致相同。9W主要配置在Y系列，与八代核心Amber Lake Y系列7W TDP相比有了轻微的改进。15瓦主要安装在U系列处理器上，与第8代酷睿相比没有变化。但是，细心的朋友可能会发现英特尔10代Core频率下降，Max Turbo达到了4.1GHz，而英特尔10代Core与8代Core相比在性能得分方面的改进较小。此外，降低频率的主要原因是部分TDP被分配给GEN11内核，为了平衡功耗，降低频率必须做出妥协。GEN11核心显示器规格分析GEN11核心显示器是英特尔10代核心的一个非常重要的新元素。在今年早些时候的CES上，英特尔透露了GEN11内核的基本信息。在架构层面，Intel GEN11集成了多达64个执行单元（EU），而第九代只有24个。这些分别被分割为具有2个媒体采样器、PixelFE、加载/存储单元的4个切片，分别被分割为具有独自的指令高速缓存、3D采样器的2个子切片。

英特尔重新设计了EU 内的FPU浮点单元，但FP16的单精度浮点性能没有改变，继续支持每EU7个线程，合计512个并行管道，重新设计了内存接口，将3级高速缓存增加到3MB。

Iris Plus最高可达64EU，GEN11以比NVIDIA G-Sync更低的成本支持自适应同步技术。GEN11内核附带了新的图形控制界面。除了显卡调试功能外，界面还支持40多个游戏的库存和快速启动。与此同时，我认为新的图形界面也是为Intel Xe准备的。

新的图形控制面板

命令中心详细信息TIPS：GEN11核心显示器详细信息实际上，除了最大的64EU规格外，还有32EU规格显示器，重点是核心i3和低端Core i5处理器。Iris Plus也是10代核心的亮点，64EU主要关注Core i7处理器。此外，高端酷睿i5和酷睿i7处理器还配备了Iris显示屏。此外，显卡频率升级为1.1GHz4和10nm IceLake创新生态的诠释，此前新工艺平台只聚焦于处理器芯片，而Intel10nm IceLake则突出了整个创新生态。因此，除了10nm IceLake处理器、GEN11内核之外，Wi-Fi6GIG+、Optane H10混合SSD、Thunderbolt3扩展、AI级性能、功率辅助等都应该与处理器一起看。这是一个完整的10纳米冰湖。首先是雷霆3号。今年3月初，英特尔宣布将向USB Promoter Group公开其Thunderbolt协议规范。这将允许PC设备、平板设备或任何类型的外部扩展设备构建符合Thunderbolt标准的芯片，无需版税。与此同时，USB Promoter Group宣布将发布基于Thunderbolt协议的USB4规范。这意味着，在此标准协议的框架下，USB4物理连接器将与Thunderbolt3和TYPE-C相同，带宽将增加到40Gbps，与Thunderbolt3接口相同，USB4规范将与Thunderbolt3兼容。

Thunderbolt3接口是目前功能最强大的物理接口，双向带宽高达40Gbps，是现有最快USB TYPE-C3.1Gen2接口的4倍，Thunderbolt3接口支持4K60fps视频传输，支持100W PD协议电源，支持外部台式显卡。可以说是目前最强大的接口扩展标准。

现有的Thunderbolt平台

新的闪电平台架构主要优化CPU和PCH路径，使其具有更高的效率。在10nm IceLake平台上，英特尔对Thunderbolt3架构进行了新的优化，与上面两个架构图相比，其实我们可以清楚地看到过去和现在闪电平台架构的差异。主要是从CPU、PCH优化接口物理层结构，提高数据传输效率，降低延迟。与此同时，英特尔正在将ThunderBolt3直接移植到其10nm IceLake平台，包括入门级Core i3平台。Wi-Fi6GIG+是英特尔10纳米IceLake的关键组件。目前，Wi-Fi5为802.11交流标准，QAM最高为256。Wi-Fi6为802.11AX标准，QAM最高为1024。响应速度更快，稳定性更高，速度更快。它将延迟减少75%，覆盖范围扩大四倍，并支持更多设备上的稳定连接。在性能方面，160MHz带宽Wi-Fi6GIG+可提供高达1.68G的传输速率，而80MHz带宽标准的2x2Wi-Fi6则为80MHz带宽标准。同时，与标准的2x2交流80MHz带宽相比，速度提高了40%。

与标准的2x2交流和AX速率相比，Intel Wi-Fi6无线网卡有两种规格，包括：

Wi-Fi6模块的两个规格是左侧基于14纳米工艺的2230无线网卡，右侧基于28纳米工艺的1216网卡。总的来说，英特尔Wi-Fi6有两个明显的优势。首先，它支持多个设备连接，并且更稳定。第二，要更好地管理和控制延误。在CES开始时，英特尔推出了新的Optane H10混合SSD。Optane H10混合SSD主要是Optane内存与英特尔QLC固态硬盘的集成。因此，您可以获得Optane Memory的非易失性存储特性、低延迟、快速响应和一致性能等特性。英特尔QLC3D NAND技术的高单元密度和低成本特性相结合。

作为10nm IceLake生态系统的重要组成部分，英特尔Optan H10混合SSD可以将文档打开速度提高一倍。在多任务状态下，游戏启动速度提高60%。与普通NAND固态硬盘相比，打开媒体文件的速度快90%，Opton混合SSD速度更快，性能更好。与独立的TLC3D NAND SSD系统相比，Intel Optan Hybrid SSD不仅可以更快地访问常见的应用程序和文件，而且对后台活动的响应速度也更快。Optan H10混合SSD有三种大小：16GB（Intel Optan RAM）+256GB（存储）、32GB（Intel Optan RAM）+512GB（存储）和32GB（Intel Optan RAM）+1TB存储。目前，Intel10nm IceLake已经处于发布状态，该产品还没有正式落地，但整个10nm工艺的进展速度应该会加快。所以，在性能层面上，我们目前只能看一下英特尔的官方数据。英特尔发布了10nm IceLake处理器和GEN11内核，以突出1080P电竞游戏的流畅运行。通过下面的图标，英特尔Iris Plus核心显示屏上的10代核心处理器可以在相应的图像质量模式下流畅运行一些常见的电子竞技游戏，如CS：GO、Rainbow Six、World of Tanks和Fortnite。现阶段，与八代核心UHD620核心显示器相比，图形性能的提升还是比较大的。

在处理器性能方面，英特尔目前仅提供15瓦单线程性能。从下图可以看出，10代核心性能约为1.5倍，约为1.48倍。如果参考邻接代数的性能提高倍数，性能提高幅度并不是很大。

15瓦单线程性能IPC是处理器性能的关键指标。Sunny Cove微架构将第10代内核的IPC 性能提高了18%，比Skylake微架构提高了1.4倍。还需要注意的是，英特尔18%的IPC改进是五项基准测试的结果，而18%是一条平均水平线。另外，结合单线程的1.48倍性能和前面提到的频率，我们可以看到CPU和GPU之间的功率分配达到了一定的平衡，因为Intel10代Core被用来保证GEN11内核的性能。

此外，10代核心在引入AI加速后，更好地动态控制能耗和功耗，智能选择最佳核心来完成高负载任务，对处理器核心效率（注意核心效率）带来微小的提升。英特尔AI加速有三个级别：首先，CPU通过深度学习降低了延迟。其次，GPU也可以用于智能应用加速。第三是性能提升英特尔AI加速功能，主要利用AI技术，分析判断哪些核心处于最佳状态，在繁重的任务中，优先选择这些核心。以前，英特尔加速功能是随机选择内核来承担负载，这些内核可能不是处于最佳状态，这可能会导致效率延迟。

英特尔10nm制程技术可以说是一个“开端”，而英特尔的第10代酷睿是第1代10nm制程产品，因此其重要性不言而喻。无论是该领域的普通消费者、行业合作伙伴还是竞争对手正在关注英特尔10代Core，其最终性能，还是产品上市后都需要对其进行测试。

但通过第十代核心，英特尔为业界带来了新的信号，即它将主导生态系统、平台级创新或PC行业的未来发展方向。凭借第十代核心处理器，英特尔还将带来新的无线网络技术、新的存储技术、新的AI技术、更强大的图形技术以及最先进的接口技术。它们不仅为处理器的一个组件提供了全面的体验，而且还为基于第10代核心平台构建的PC产品提供了全面的体验。事实上，对于广大普通消费者来说，处理器的计算能力足以满足90%以上的应用需求。相反，存储瓶颈、接口瓶颈、网络瓶颈都影响着我们的体验，限制了效率的提升，而Wi-Fi6、Thunderbolt3、Optane H10正式释放了这些瓶颈的关键，相比之下盲目提升处理器性能，全方位的提升，对我们来说更好。带来更全面的设备体验，是Intel10nm的价值，10代核心。（图片来源：中关村Online）