英特爾 Lakefield 系列處理器上市：多項新技術的「實驗」

技術編輯：芒果果丨發自 思否編輯部
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英特爾正式推出 Lakefield 系列處理器，這款原定於 2019 年下半年推出的處理器已於近日發佈，今日開始在部分市場正式推出。Lakefield 兩款新型號，Core i3 和 Core i5 包含 5 個內核。

就 CPU 而言，兩款新型號的處理器在頻率上有所不一樣，整體性能也有差異。Core i3 和 Core i5 均具備 Gen11 GPU，但 Core i3 包含 48 個執行單元，而 Core i5 具備 64 個。

這兩種 SoC 均提供五個內核，其中包括一個四核 Tremont 小內核集羣和一個大型 Sunny Cove 內核。須要注意的是，Sunny Cove 核心在 Lakefield 上不支持超線程。

Core i3 和 Core i5 的目標 TDP爲 7 W，使其幾乎達到無風扇設備的最大可能值。這兩款芯片採用倒裝芯片芯片級封裝（FC-CSP），尺寸爲 12x12x1 毫米。這些芯片還帶有 8 GiB 的 LPDDR4x-4267 POP 存儲器。

目前，Lakefield 處理器尚未推出 i7 系列，隨着產品的改進咱們將看到新的「 i7-L17G7」或相似的產品。

Lakefield 待機功耗下降 91％，效率提高 25%

8500Y 是具備 Gen9.5 GPU 架構的 24 個 EU 的雙核微處理器。與 Lakefield 同樣，8500Y 集成了芯片組封裝，儘管沒有 3D 堆疊。8500Y 具備 2 個具備多線程功能的 Skylake 級 CPU 內核，而 Lakefield 僅具備一個不帶多線程功能的 Sunny Cove 內核以及 4 個 Tremont 內核。
與 8500Y 相比，英特爾稱新的 Lakefield 型號可以將待機功耗下降多達 91％。就功率效率而言，在諸如 WebXPRT 3 之類的基準測試中，它們報告的每瓦得分最高可提升 25％。英特爾表示 SNC 在 SPEC CPU2006 上的得分可提升 12％，在圖形方面，性能也應該明顯更好。i5-16G7 包含 64 個執行單元，這是 8500Y 的 2.67 倍，所以，儘管突發頻率較低，但性能應有顯著提升。

英特爾建議這兩款芯片的售價可定爲 281 美圓，因爲這是 OEM 產品，所以實際價格要低得多。目前，英特爾正在積極爲這些產品訂價，高端 Core i7-8500Y 預計訂價爲 393 美圓。

與 Arm big.LITTLE 架構類似，提供高單線程性能和高吞吐量服務

儘管異構多核芯片在移動領域並非新事物，但在 x86 領域倒是新事物。Lakefield 是首批具備兩種徹底不一樣的核心體系結構的 x86 產品。與 Arm 的 big.LITTLE 架構很是類似，能夠利用高吞吐量的工做負載將以更纖薄的高能效內核享受更高的電源效率，而不是針對峯值性能的大型內核。

對於複雜的工做負載，強大的核心能夠在須要時提供更高的性能從理論上講，也應適用於其餘類型的產品，例如同時提供高單線程性能和高吞吐量性能的服務器部件。

除了硬件以外，還須要高級調度來作好這項工做。 看看 Windows 可否根據 SoC 提供的反饋遷移工做負載，將是一件頗有趣的事情。 若是英特爾但願在更普遍的產品組合中使用這項技術，得到這一權利是相當重要的。

儘管如此， Lakefield仍是作出了犧牲。 爲了簡化過程遷移，Tremont 核心和 Sunny Cove 核心都被減小到了對稱 ISA 支持的最小公分母。 

這意味着沒有 AVX，AVX2，和 AVX512 的支持，雖然核之間遷移工做負載變得簡單，但也遺漏了過去十年中引入的許多出色的矢量指令。

在2009年的一篇 HPCA 論文中，英特爾提出了一系列的算法和操做系統的改進，這些算法和改進將容許具備重疊但不徹底相同的指令集的異構內核正常工做。 這種支持可使將來的 Lakefield 芯片在小核上支持 SSE 4.1，同時在大核上提供全面的 AVX512支持。 

2018 年英特爾「架構日」上，路線圖要點之一提到 Tremont 的後繼者 Gracemont 是「矢量性能」。矢量性能可能意味着許多不一樣的東西，並且儘管可能的選擇是 AVX 支持。 在小核心上引入 AVX 是一個有點奇怪的選擇，可是它將升級對全部核心的 ISA 支持，以支持他們選擇支持的 AVX 擴展。

Tremont上沒有大的矢量支持，這是磁芯佔用極少硅面積的部分緣由。實際上，按照他們目前的設計，整個Tremont集羣的大小几乎與單個Sunny Cove核心的大小相同。四核Tremont羣集應接近或可比四核Haswell組的整數性能，同時提供更高的功率效率。這些是很好的 PPA 數據，Lakefield 的整個計算芯片僅佔 82 平方毫米，採用最新的第二代（10nm +）工藝封裝了 4.05B 晶體管。

全新熱粘合流程，優化封裝技術

Lakefield 利用英特爾的 Foveros 技術對基模進行3D 堆棧處理。爲了利用該公司最新的高密度高性能晶體管，計算機模具在10nm + 上製造，基模在22FFL 上製造。

22FFL 是英特爾公司對成本敏感的低功耗工藝，可用於製造許多待機邏輯和其餘可從低泄漏晶體管中受益的模擬 I / O 電路。例如，Lakefield，全部 PCIe PHY 已從計算芯片移至基本芯片。Lakefield 的基礎裸片比計算裸片稍大，僅佔 92mm²，封裝了 6.5 億個晶體管。

散熱技術對於 3D 堆疊是一個巨大的挑戰，即便是隻有 7 W 的 Lakefield 也是如此。Lakefield 已經引入了許多優化措施來幫助散熱。

考慮到 Lakefield 將計算模塊有效地夾在 POP 存儲器和基本模塊之間，確保熱量可以有效地逸出計算模塊是很是重要的。在這些技術中，英特爾推出了一種新的熱粘合流程，旨在消除計算芯片和 DRAM 內存之間的氣隙。此外，爲了確保適當緩解熱點，許多物理設計工做也投入到了工做中。厚金屬層也用於改善導熱性，並將擊中點分佈在熱點上。咱們但願在封裝和硅片上看到更多此類優化，以改善將來器件的散熱空間。

目前，已有兩款硬件產品宣佈使用 Lakefield 的處理器，包括將於本月上市的三星 Galaxy Book S 和將於今年下半年上市的聯想 X1 Fold。