在芯片领域,英特尔、高通和华为等公司有啥新计划?

2019-02-11 11:30:55 来源:半导体行业观察
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AMD   SoC   5G   Qualcomm

 

全球最具科技指标性意义的展览之一的美国拉斯维加斯进行的国际消费电子展 (Consumer Electronics Show) CES 2019 是科技开年秀也是朝圣周,才刚刚落幕。除了Apple (苹果) 这种独树一帜的企业自办新品发表会之外,其他行业巨擘及初创公司无不卯足全力,前往赌城发布重磅产品及技术,其展出的内容常为新兴产业发展的风向球,因此格外受到市场重视。
 
接下来就是即将于 2 月份举办的西班牙巴塞罗那世界移动通信大会 (Mobile World Congress,MWC 2019),还有 5 月底的台北国际电脑展 (COMPUTEX TAIPEI) 和 9 月份的柏林国际电子消费品展览会 (IFA)。
 
此次 CES 有来自 150 个国家或地区的厂商达 4,500 家参展,超过 250 場研讨会,参与总人数达 18 万人。根据网友依参展名单统计,其中来自中国的参展厂商约有 1,166 家 (未计入港澳台),仅次于美国的 1,548 家,随着中国企业拓展海外市场以及技术实力的提升,在 CES 的创新份量逐年提高。若以科技领域分类来看,AI 相关的参展商估计接近 1,400 家,机器人及汽车相关则分别超过 160 家和 150 家。
 
整体来说,CES 2019 值得关注的有「三力」,第一是算力竞赛:包括人工智慧 (AI)、自动驾驶、机器人、综合现实 (Synthetic Realities) VR/AR/MR,以及区块链。第二是曲力竞赛:可折叠 (Foldable)/可卷曲 (Rollable) 面板。第三是政治角力下的 5G
 
算力是驱动创新的重要元素之一,而 2019 年在个人计算机 (PC) 的中央处理器 (CPU)是 x86 架构与 ARM 架构共存与变革的开始 (详细内容请参考:非凡创芯力 "2019 CPU 芯战元年 (上),(下)")。在此让我们聚焦在 CES 2019 上,芯片巨头们 Intel、AMDQualcomm、NVIDIA 及华为所诉说的不寻常「芯情」故事。
 
小语一、因「速」分解 SoC,SiP 领航摩尔创新
2018 年底 AMD 与 Intel 相继发表 7nm 及 10nm 的新一代 PC 和 Server (服务器) CPU 芯片,不约而同地都选择将逻辑计算内核 (CPU/GPU core) 独立出来,继续微缩尺寸与提高能效,并将 I/O (Input/Output,输入/输出) 接口及大容量的 SRAM cache (缓存) 独立成另一芯片,且使用对超高速传输最有利的 14nm 或 22nm 工艺加以制作,再将两个独立芯片以 2.5 D 或 3D SiP (System in a Package) 的方式封装在一起。(详细内容请参考:非凡创芯力 "反封锁的封装技术")
 
AMD 的 Zen 架构可以说是一款 x86 SiP (System in a Package) 的创举,也是 AMD 新一代的利器。它是由左右侧各 4 个 7nm 的 CPU chiplets (将之翻译为核芯元:内核芯片以有机方式组合成一单元) 组成。每个 CPU chiplets 最多可以容纳 16 个内核 (Core),而内核间是利用 2.5D SiP 技术互相交连,并通过 Infinity Fabric 2.0 高速互连网路,与中间一个 14nm 的 I/O DIE 接口互连。此一 I/O 符合新一代数据中心走向的超高速 PCI Express 4.0 传输应用,并可提供最多 8 通道 DDR4 内存扩充,及支援最大 4TB 硬盘。
 
因速分解的 SOC 
 
相较于 AMD 将 CPU chiplets 与 I/O DIE 以 2D SiP 交织的方式集成,Intel 发表技高一筹的全新堆叠式黑科技平台:Foveros 3D SiP 封装技术。这项业界首创的逻辑芯片封装技术,利用 3D 堆叠的优势,"混搭" 不同的 IP 模块与各种存储芯片和 I/O 配置,除了实现极大的灵活性外,更可创造出新的产品形态或平台如 Lakefield。
 
延续摩尔创新的 Intel Foveros 3D SiP
 
Intel Foveros 3D SiP 中,将其中的 I/O、SRAM Cache 和传输电路集成为底层的基础芯片 (Base Die) 中,而高性能 "Sunny Cove" 微架构内核与低功耗的 Atom 内核 "混搭" 的 CPU 及 GPU 逻辑计算内核集成的 chiplets (为了与 AMD 区别,在此将之称为混核芯元) 则堆叠在基础芯片上部,最后以内存 DRAM POP (Package on Package) 盖在上部完成整个 Foveros 三明治 SiP。选用内存 PoP 层叠封装方式,除可占用更少的印制电路板 (PCB) 空间并简化电路板设计j外,还可透过内存与逻辑电路的直接连线,提高频率的效能表现。
 
更值得注意的是,若能以低延迟 (Latency) 设计及特制 DRAM PoP (可扮演第四级缓存 L4 的角色),则可将原本三级的 SRAM Cache 缓存架构重新优化,大幅提高混核芯元的算力。这个猜测也完全符合 Sunny Cove 微架构的设计特征:CPU + GPU 混核芯元可并行执行更多与更快的操作;可降低延迟的新算法;增加关键缓冲区和缓存的大小。
 
Foveros SiP 的长宽尺寸 12×12 毫米,高度 1 毫米,基底之上是 P1222 22FFL ( 22nm 工艺) 的 I/O 芯片。之上是 P1274 10nm 工艺计算芯片,最上方就是 PoP 整合封装的内存芯片。待机功耗 2mW,最高功耗也不超过 7W,很显然是针对移动平台的,而且不需要风扇。
 
Intel 表示:"未来,将通过先进的封装和系统集成技术,把多样化的标量 (Scalar)、向量 (Vector)、矩阵 (Matrix) 和空间 (Spatial) 计算架构组合部署到 CPU 、GPU、加速器和 FPGA 芯片中,并通过可扩展的软件堆栈释放强大的能力。"
 
小语二、CPU 博弈中 AMD 对标的是以前的 Intel 及 NVIDIA;Intel 对标的却是明天的 ARM 阵营
Intel 发表会中三项引人注意的平台:基于全新 Sunny Cove 微架构设计的 10nm Ice Lake CPU 平台;Project Athena 新一代轻薄高级笔记本电脑项目;Lakefield 全新客户端平台,其中运用到了混合 CPU 架构和 Foveros 3D 封装技术。直白的讲,就是 Intel 面向 5G + AI + 全时连网 (Always Connected PC,ACPC) 的移动装置市场的杀手锏。而最早推出这类产品的是 ARM 阵营的 Qualcomm Snapdragon 8cx。(详细说明这场博奕可参考:”非凡创芯力 霸王 intel 所面临的十面埋伏 (上),(下)" )
 
故事的开端要从 Lakefield 平台说起。Lakefield 平台采用了 1 个 10nm 高性能 Sunny Cove 内核 (BIG) 和 4 个 Atom 处理器 (little) 内核,混合组成的 Ice Lake CPU,并与 GPU 集成混核芯元。并将先前采用分离设计的不同 IP 如高效的显卡、I/O 和内存,利用 Foveros 3D 封装技术集成于一体。Intel 宣称,Lakefield 平台,集成低功耗、大幅度减小主板尺寸外,它的待机功耗只有区区 2mW,最高功耗也不超过 7W。
 
而 Project Athena 是一种充分利用 5G、人工智能等新一代技术的一款全时连网新型高级笔记本电脑,不仅有 Windows 平台,还纳入了 Chrome 系统。而这也正面对撞 ARM 阵营抢入 PC 市场的竞争区块 CAWOA (Chrome App for Windows on ARM) PC。
 
Qualcomm 第一代 Snapdragon 835 笔电的主板面积 ~50.4 平方公分,而 Intel Lakefield 主板的面积却只有 ~19 平方公分。这是一个由 SiP 技术驱动出来的摩尔创新。x86 与 ARM 架构的 PC CPU 赛局,方兴未艾。
 
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