Intel 4 luidt de gesegmenteerde toekomst van mobiele CPU’s in

Tijdens de openingstoespraak op het Intel Innovation-evenement in San Jose onthulde CEO Pat Gelsinger een groot aantal details over het aankomende Meteor Lake-clientplatform. Intel’s Meteor Lake markeert het begin van een nieuw tijdperk voor de chipmaker, terwijl het afstand neemt van Intel’s rommelige 7-knooppunt en zijn eigen Foveros 3D-verpakking met EUV-lithografie begint uit te rollen voor zijn aanstaande mobiele klantplatform. Meteor Lake maakt voor het eerst gebruik van een betegelde, opgesplitste chiparchitectuur voor zijn consumentgerichte processors, waardoor de aard van Intel’s consumentenchips in de toekomst zal veranderen. Volgens Intel hebben al deze veranderingen hen in staat gesteld aanzienlijke vooruitgang te boeken op de mobiele markt.

Intel’s eerste op een chipset gebaseerde consumenten-CPU verdeelt de algemene functies van een moderne CPU in vier afzonderlijke vakken: rekenkracht, grafische kaart, SOC en I/O-kaart. Binnen de samenstelling van het computerbord bevindt zich een nieuw paar kernen, een P-kern genaamd Redwood Cove en een nieuwe E-kern genaamd Crestmont. Beide kernen beloven IPC-winst ten opzichte van hun vorige tegenhangers, maar misschien wel de meest interessante toevoeging is een nieuw type elektronische kern die rechtstreeks in het SoC-bord is ingebouwd, wat Intel een ‘low power island’ noemt. Deze nieuwe LP E-cores zijn ontworpen met het idee dat lichte werklasten en bewerkingen kunnen worden verwijderd van de meest energievretende computertegels en kunnen worden overgebracht naar efficiëntere, energiezuinigere tegels. Andere belangrijke toevoegingen zijn onder meer Intels allereerste Neural Processing Unit (NPU), die is gehuisvest in de SoC en is ontworpen om on-chip AI-mogelijkheden te bieden voor gevolgtrekkingen en werklasten, en zo de weg vrijmaakt voor de toekomst.

Met Meteor Lake wil Intel zichzelf competitiever positioneren op de mobiele markt, met opmerkelijke verbeteringen aan de kerncomputerhiërarchie, Intels Xe-LPG Arc-gebaseerde grafische kaart die de geïntegreerde grafische mogelijkheden lijkt te verbeteren, en een NPU die veel van deze mogelijkheden toevoegt. de voordelen zijn de voordelen van kunstmatige intelligentie. Meteor Lake zet ook het toneel voor Intel en modulaire demontage, waarbij Foveros 3D-verpakkingen een steunpilaar zullen worden van Intel’s processor-roadmap voor de toekomst, waarbij het Intel 4-proces debuteert en als lanceerpunt zal dienen voor wat Intel’s volgende steunpilaar van knooppunten zal worden in al zijn fabrieken, Intel 3.

Intel Meteor Lake: Intel 4 gebruikt Foveros 3D-inkapseling

Intels Meteor Lake-architectuur is niet zomaar een iteratie in een lange reeks processorontwikkelingen; Volgens het bedrijf is het een revolutionaire sprong voorwaarts. Tijdens de Intel Technology Tour 2023 in Penang, Maleisië, merkte Michelle Johnston Holhaus, executive vice president en general manager van Intel’s Customer Computing Group (CCG), welsprekend op dat Intel een keerpunt heeft bereikt in zijn klantroadmap. Door meer details over Meteor Lake te onthullen tijdens Intel’s technologietour in Maleisië, is de architectuur een stapje hoger dan bestaande klantprocessors in termen van prestaties naarmate we verder komen in Intel’s “5 knooppunten in 4 jaar”-roadmap.

Meteor Lake is gebouwd op de gedetailleerde architectuur van Intel die via Foveros-pakketten is gepusht. Dit is ontworpen om de prestaties en de energie-efficiëntie te verbeteren. De architectuur zelf bestaat uit vier unieke en verschillende tegels die met elkaar zijn verbonden via Intel’s Foveros 3D-verpakkingstechnologie. Dit omvat het computerbord, dat is gebouwd op Intel 4, terwijl de grafische kaart is gebouwd op TSMC’s N5-knooppunt. De andere twee tegels die Intel binnen Meteor Lake implementeert zijn SoC-tegels die via de ingebedde NOC als centrale hub fungeren. Dit is de eerste keer dat Intel Network-on-Chip (NOC)-technologie gebruikt op zijn klantprocessors, een vereenvoudigde benadering van NOC op zijn bestaande Agilex FPGA’s. Terwijl in Agilex de NoC wordt toegewezen aan verschillende NoC-doelen en het schakelen plaatsvindt binnen de NoC-infrastructuur, maakt deze in Meteor Lake rechtstreeks verbinding met de I/O-structuur via de IoC, die vervolgens naar de I/O-structuur gaat. De NoC zelf is rechtstreeks verbonden met de grafische tegels, rekentegels en andere componenten binnen de SoC.

Deze modulaire aanpak maakt een uitgebreide en schaalbare energiebeheerarchitectuur mogelijk die segmentatie ondersteunt, waardoor elke plaat onafhankelijk kan functioneren. Dit gepartitioneerde ontwerp geeft prioriteit aan prestaties door bandbreedteknelpunten te elimineren door zaken als I/O in een monolithisch ontwerp en streeft naar verbeterde energie-efficiëntie. Misschien wel het meest opvallende element van de classificatie is dat Intel voor elke tegel specifieke siliciumprocessen kan definiëren en niet beperkt is tot een enkel procesknooppunt. Naast de voordelen op het gebied van energie-efficiëntie en pakketruimte van betegelde architectuur, is het voor Intel goedkoper om CPU’s met minder maskers te produceren via EUV, maar het stelt Intel in staat nieuwe IP uit te breiden naar toekomstige producten met behoud van dezelfde basis, wat ook een kostenbesparing is. factor (voor Intel).

Vergeleken met de draagbare Raptor Lake, die is gemaakt met behulp van multi-chip-verpakkingen (MCP), gebruikt Meteor Lake Foveros BGA-verpakkingen en biedt het interne verbindingen met laag vermogen, waarvan Intel heeft bevestigd dat ze een klein stroomverlies hebben van tussen 0,15 en 0,3 picojoule. (pJ) Tegel-tot-tegel-communicatie. Enkele van de voordelen van Foveros zijn onder meer een betere aanpasbaarheid door middel van tegelwerk, waardoor Intel chips kan produceren en specifieke tegels en IP kan implementeren, afhankelijk van de chipkwaliteit, enz., laag energieverbruik met meer I/O-bewerkingen, of hoogwaardige tegels met de nieuwste snufjes en gadgets. Omdat de Intel 7-node niet zo levensvatbaar is als ze hadden gehoopt, belooft Intel een hogere doorvoer van chips op de Intel 4, die minder chipruimte gebruikt voor op logica gebaseerd silicium.

De stroom wordt beheerd met behulp van een schaalbaar energiebeheersysteem dat onafhankelijke prestaties van elke tegel ondersteunt. De coördinatie tussen meerdere Power Management Controllers (PMC) en systeemsoftware is ontworpen om verschillende werklasten te optimaliseren. Intel’s Meteor Lake-architectuur introduceert ook een nieuwe schaalbare structuur om de energie-efficiëntie te verbeteren en de bandbreedte uit te breiden op voorheen knelpuntgebieden, zoals I/O.

Intel gaat verder in de stroomcontrollers binnen de Meteor Lake-architectuur en heeft onafhankelijke energiebeheercontrollers in elk bord geïntegreerd. Als onderdeel van de uitsplitsing van het gebruik van Foveros moet elke tegel onafhankelijk worden beheerd voor stroom, en door PMC’s in de NoC, de I/O-structuur en elke tegel te gebruiken, kan de stroom onafhankelijk worden beheerd, afhankelijk van het aantal kernen op elke tegel. stapel.

Meteor Lake zelf vertegenwoordigt een enorme architecturale verschuiving, niet slechts een incrementele update, aangezien het de meest significante architecturale verschuiving in clientprocessors in vier decennia vertegenwoordigt. Dit komt omdat het de eerste clientprocessor is die is vervaardigd met behulp van microchips in plaats van een monolithisch ontwerp. De architectuur is ontworpen als hoeksteen van Intel’s strategie om pc-innovatie de komende tien jaar te stimuleren. Kijkend naar een deel van de kern van Intels Meteor Lake-architectuur, maakt het gebruik van Intels Foveros-verpakkingstechnologie, die gebruik maakt van 3D-chipstapeling om de valkuilen van traditionele 2D-chiplay-outs aan te pakken.

Zoals we kunnen zien uit de onthulling van Intel hierboven op Hot Chips 2023, hebben de bovenste en onderste lagen uitsteeksels om elke chip met elkaar te verbinden. Het gebruik van het Foveros FDI-pakket biedt een interface met laagspannings-complementaire metaaloxide-halfgeleiders (CMOS), wat betekent dat de stroomcircuits op een lagere spanning kunnen werken en dus met een lagere vermogensomhulling. Een ander voordeel van FDI is synchrone en asynchrone signalering, wat betekent dat de signaaloverdracht volledig duplex datablokken kan verwerken.

Bij het maken van de Meteor Lake SoC is sprake van een substraatpakket, de fundering waarop de tegels worden geplaatst, dat gebruik maakt van de Foveros Die Interconnect (FDI). De kerntegel heeft een matrijs van 36 µm met metaallagen en een activeringsenergie van 0,15 tot 0,3 pJ bij 2 GHz; Dit kan fluctueren of variëren, afhankelijk van de spanning, versterkers en frequentie. Omdat het een basistegel is, is dit niet het geval Actieve chip zelfDe enige functie ervan is om als basis te dienen voor alle verschillende logica- en metaallagen van de chips geplaatst worden.

Intel’s Meteor Lake-architectuurarchitectuur gebruikt vier verschillende vakken om een ​​Meteor Lake CPU te creëren. Dit omvat het Compute-bord, SoC, GPU en I/O-bord, die allemaal verschillende toepassingen, mogelijkheden en flexibiliteit hebben met betrekking tot IP. Ook het energiebeheer krijgt een opknapbeurt. En dankzij de Foveros-verpakkingstechnologie van Intel heeft elke tegel in Meteor Lake zijn eigen energiebeheer nodig. De oplossing van Intel is een hiërarchisch energiebeheersysteem dat gebruikmaakt van energiebeheercontrollers op de NoC- en IO-fabric en op elk afzonderlijk bord.

Op de volgende paar pagina’s geven we inzicht in elk van de vier vierkanten, wat elk vierkant met zich meebrengt, en meer over de verschillende technologieën die innovatie in Meteor Lake stimuleren.