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英特尔第11代酷睿处理器问世,Tiger Lake工艺真相背后仍存问题?

2020/09/16
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9 月 3 号,英特尔正式发布了代号为 Tiger Lake 的第 11 代酷睿处理器。关于这次的发布你可能已经看过不少了,但在这篇文章里,我会从技术的角度,介绍 5 个你大概率没看过的,有关这一代酷睿处理器的真相,它们涵盖了 Tiger Lake 的工艺、架构、核显、性能、跑分等方面。同时我们也来一起看一下,这些真相背后,又存在着哪些问题,以及这一代酷睿处理器到底值不值得买。

(图片来自英特尔)

真相 1:10 纳米 SuperFin 工艺

如果要聊芯片的话,就一定绕不开制造芯片的半导体工艺。至少到目前为止,芯片性能的提升,有很大一部分都来源于半导体制造工艺的提升。之前我们介绍过,AMD 的掌门人苏姿丰在去年的 HotChips 大会上发表了主旨演讲,她在这个演讲里提到,在过去的 10 年时间里,芯片性能的提升,有超过 60%直接或间接的来源于半导体工艺的升级换代。相比之下,芯片架构升级带来的性能提升,只占 17%。

(图片来自 AMD)

首先需要明确的一点,就是英特尔和台积电对芯片工艺的命名方式有所不同,比如,英特尔的 10 纳米其实相当于台积电的 7 纳米,英特尔的 7 纳米相当于台积电的 5 纳米,以此类推。

作为曾经的芯片霸主,英特尔曾经牢牢掌握着半导体工艺的绝对领先地位。业界公认的是,在同样的工艺节点,英特尔的工艺要优于其他竞争对手。这也使得 AMD 一直被按在地上摩擦。然而事情的转折点,在于英特尔的 10 纳米工艺受到阻碍,一直难产;同时 AMD 抛弃格罗方德,转向台积电的怀抱,并从此开启了自己的逆袭之路。

反观英特尔,虽然它在不断榨取 14 纳米工艺的性能,从 Skylake 的 14 纳米,到上一代,第 10 代酷睿 Comet Lake 的 14 纳米++++,一共四个加号。说实话,这真的已经不是挤牙膏,而是没牙膏可以挤了。而这种命名方式,也逐渐成为人们揶揄和调侃英特尔的笑柄。

终于,这次发布的 11 代酷睿终于用上新工艺了,也就是英特尔的第二代 10 纳米工艺。和上一个工艺节点有所不同的是,英特尔这次不再往上标加号了,而是把这代工艺直接改名成了 SuperFin。很直接,就是说我这代工艺超级牛逼。

(图片来自英特尔)

当然了,既然英特尔敢这么起名,也必然说明这一代 10 纳米工艺有它的独到之处。一句话总结,就是 SuperFin 取得了在英特尔历史上,同一个工艺节点内的最大性能提升。也就是说,英特尔在 14 纳米节点迭代了 4 次,搞了 4 个加号,都不如这一次取得的性能提升多。

(图片来自英特尔)

具体来说,SuperFin 这次的主要技术创新有 5 点:

优化了三极管的源极和漏极的结构

进一步改进了栅极工艺

改进了三极管的漏电性能

采用了新型 MIM 电容

采用了新型电介质材料

 关于这 5 点的具体细节这里就不介绍了,我们只需要知道,和英特尔的第一代 10 纳米工艺相比,这个 SuperFin 工艺取得了接近 20%的性能提升,这几乎是英特尔 14 纳米迭代五次所取得的性能提升的总和。

从上面介绍的数据来看,SuperFin 貌似很有可能会帮助英特尔重新夺回半导体工艺制程的霸主地位。不过,台积电也不是吃素的。它的 7 纳米工艺已经大规模量产很久,5 纳米的产能也已经爆满。而英特尔自己的 7 纳米芯片,可能要在 2022 或者 2023 年才会面世。虽然我相信英特尔的 SuperFin 工艺大概率会超越台积电 7 纳米工艺的性能,但如果和 5 纳米相比,SuperFin 是否还有胜算,就要打上一个大大的问号了。毕竟像前面提到的,芯片性能提升的 60%源自于半导体工艺制程的升级。那么等到不久的将来,AMD 的 5 纳米 CPU 推出的时候,英特尔的 10 纳米工艺还能不能打,就真的很难说了。

真相 2:不变的 4 核 8 线程,真香?

我们接着来看一下这代 CPU 的计算核心 Willow Cove。和 IceLake 采用的 Sunny Cove 核心相比,Willow Cove 在架构层面并没有太多的变化。它主要的改变就是缓存架构,也就是增加了 2、3 级缓存的大小。此外还增加了对安全性的硬件支持。

(图片来自英特尔)

但是,架构的小幅升级却带来了性能的大幅升级,这一代 CPU 的单核最高频率可以达到 4.8Ghz;对于相同的工作频率,Willow Cove 则可以在更低的电压下运行。

而驱动这个大幅升级的最主要原因,就是前面提到的 SuperFin 工艺。在之后介绍的跑分环节可以看到,TigerLake 的单核性能直接起飞,比前一代提升 10% - 20%,同时可以吊打其他任何轻薄笔记本处理器,甚至也超过了英特尔自己的上一代标压桌面处理器。

问题来了,这次发布的 11 代酷睿,主要分成 7-15 瓦的超低压和 12-28 瓦低压两档,其中 i3 有两款是双核四线程的版本,其他的 i3 和 i5、i7 都是四核八线程。因此相比 AMD 8 核 16 线程的 4800U,除非 Willow Cove 的单核性能比 AMD 提升一倍以上,否则 CPU 的多核性能还是很难超过 AMD。

(图片来自英特尔)

真相 3:扮猪吃老虎的 Xe GPU

这次发布最大的亮点,就是这个名为 Xe 的核显。值得注意的是,Xe 并不是特指某一个具体的显卡,Xe 是一个 GPU 的基础架构,在这个基础上可以衍生出多种不同的 GPU 产品。比如这次在 11 代酷睿里集成的,就是名为 Xe-LP 的核显。

XeGPU 是英特尔首席架构师 Raja Kudori 在几年前加入英特尔之后,重点布局和研发的领域。前不久我专门写过一篇文章,介绍这个 Xe 架构的具体技术细节,有兴趣的同学们可以去看一下。我还总结了一个关于 Xe 的知识图谱,基本涵盖了关于 Xe 的全部知识点,大家可以在公众号“老石谈芯”后台回复 Xe,获取这个知识图谱

总体来说,Xe 的确对得起大家对它的期待。相比英特尔之前的核显,Xe 性能直接炸裂。在发布会上英特尔也展示了,顶配的 Xe 可以轻松干掉 AMD 的 vega,以及英伟达的 MX350。要知道,这是在集显功耗受限的情况下取得的结果,因此非常说明问题。Xe 还特别对游戏性能进行了优化,并且无论是画质还是帧率,Xe 都比竞争对手有着大幅提升。

(图片来自英特尔)

所以从技术的角度看,这次发布的 Xe GPU 的确非常牛逼,国内外的各种评测几乎一边倒的猛夸 Xe。更加值得注意的是,基于这个基础的 Xe 底层架构,英特尔还将陆续发布多种独立显卡,分别针对高性能桌面应用、数据中心,以及高性能计算领域。所以你想想,虽然在 11 代酷睿里的是核显,但它的底层架构在骨子里实际上是独立显卡的标准,所以这里是不是有点扮猪吃老虎的味儿了?

此外,Xe 也将采用不同的工艺进行生产。这里虽然没有直接点名,但是台积电拿下了英特尔数十万片芯片订单的消息,早就是公开的秘密了。这也能很好的说明英特尔对 Xe GPU 的极大重视。

真相 4:跑分不是万能的

终于到了大家最关心的跑分环节。事实上,从上一代开始,英特尔就开始弱化将跑分作为衡量性能的唯一标准,而是逐渐开始采用实际的应用场景来衡量 CPU 的性能。

对于这次的发布,英特尔主要横向对比了自家的旗舰级 i7 和 AMD 的 4800U 在不同实际应用场景的性能。从这个图里就能看到,在各种办公、内容创作、游戏、网络等领域,英特尔的第 11 代酷睿都比 AMD 的 4800U 有着大幅的性能提升。这也说明就算只有 4 核 8 线程,这代酷睿还是很能打的。

(图片来自英特尔)

关于这些性能提升的具体数据,很多文章和视频都说过,在这里就不再多说了。这里就说一点你在别的地方没看过的东西。

跑分系统的主要意义,就是提供一系列业界公认的,而且非常接近具体使用的应用场景,然后在这上面测试系统的性能。这样能在最大程度上保证不同平台、不同系列的处理器产品,能够取得相对公平的比较。

可以看到,英特尔的本意,是极大的弱化使用跑分来评价 CPU 的具体性能。这样做的原因非常明显,因为单纯看 Cinebench 的多核跑分,AMD 的 8 核 16 线程 CPU 必然会跑出更高的分数。但是尴尬的是,为了进行比较,又必须对性能在某种程度上进行量化,而这样做,本质上就成了另外一种形式的跑分了。

更不用说在大部分人都不会关注的小字内容里,很清楚的写着,在性能测试里的软件和负载可能只针对英特尔处理器进行了优化。这就很尴尬了,人们很自然的就会去想,你这里说的实际应用场景,究竟有多实际,或者说,我在实际用的时候能不能达到这样的性能?

(图片来自英特尔)

这波蜜汁操作很可能会增加人们的逆反心理,也就是加强人们对跑分的重视程度。就算在这里刻意规避跑分的问题,等产品发售之后,也肯定会有各种测评来跑分的。所以说,跑分不是万能的,但没有跑分却是万万不能的。

其实英特尔可以大大方方的直接说,我这代产品比前一代提升了多少多少,跑分多少,在我选择的一些实际应用场景里可以取得多少的性能提升。这样大家会觉得你够大气,够自信。事实上,这代 TigerLake 产品也的确够出色,支撑得起这份大气和自信。

真相 5:英特尔到底发布了什么

我不知道有多少同学是像我一样看完了整个发布会,共计 1 个小时 14 分钟,如果在你看完了的第一时间,回想一下英特尔具体发布了什么,或者问一下自己英特尔用来和 AMD 的 4800U CPU 作比较的 CPU 叫什么名字,我想大部分人应该都是懵逼的。

油管上有个知名的 Up 主 Gamers Nexus 做了一个和发布会有关的视频,很有意思。根据这个 Up 主的统计,在整个发布会里,竞争对手或者友商这个词出现了 27 次,AMD 出现了 12 次,4800U 出现了 8 次。而 i7 只出现了两次,任何 11 代酷睿 CPU 的名称,比如前面问题的答案,i7-1185G7,只出现了 1 次。这就不禁让人怀疑,自己到底看的是英特尔的发布会还是 AMD 的发布会。像我这个原本对消费级 CPU 不太关心的人,也深深的记住了 AMD 当前最新的移动平台 CPU 叫 4800U。

(图片来自 Gamers Nexus)

相比之下,在英伟达的 RTX 发布会上,3070、3080、3090 被提到了 18 次,Pascal 被提到 9 次,而 AMD、英特尔、以及它们的任何产品,则一次也没有被提到。

事实上,这个代号为 Tiger Lake 的第 11 代酷睿 CPU 其实做的很出色。前面也介绍过了,和前一代相比,它在工艺、架构、核显等很多领域都有着很大提升。只不过在宣发阶段,过于强调友商,而不是自己的成功,这也的确让很多人感到遗憾。和 DIY 等领域不同,英特尔一直是笔记本 CPU 的王者,最近几年开始受到了 AMD 的威胁。而真正的王者,只需要不断挑战和超越自己,英特尔的 Tiger Lake,也完全有资格更加硬气一点。

结语

说了这么多,到底这个 11 代酷睿值不值得买呢?尽管存在各种各样的市场宣传问题,我个人认为这次 Tiger Lake 的升级还是非常大的,不管是工艺、核心架构、Xe 集显,以及系统性能,其实都有着非常炸裂的表现。这也有很大的可能帮助英特尔在 AMD Yes 的舆论下,重新找回王者的感觉。

我觉得如果你在观望轻薄笔记本这个市场,那么可以考虑搭载 Tiger Lake 的笔记本,特别是在移动办公领域。当然,价格也是很重要的参考因素,在很多情况下甚至可能会成为决定性的因素。那么,究竟它在市场上的表现如何,让我们拭目以待。 

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微信公众号“老石谈芯”主理人,博士毕业于伦敦帝国理工大学电子工程系,现任某知名半导体公司高级FPGA研发工程师,从事基于FPGA的数据中心网络加速、网络功能虚拟化、高速有线网络通信等领域的研发和创新工作。曾经针对FPGA、高性能与可重构计算等技术在学术界顶级会议和期刊上发表过多篇研究论文。