Во время вступительного выступления на мероприятии Intel Innovation в Сан-Хосе генеральный директор Пэт Гелсингер раскрыл множество подробностей о будущей клиентской платформе Meteor Lake. Intel Meteor Lake знаменует собой начало новой эры для производителя чипов, поскольку они отходят от хаотичного узла Intel 7 и приступают к развертыванию своей 3D-упаковки Foveros с литографией EUV для своей будущей клиентской мобильной платформы. Meteor Lake впервые использует плиточную, дезагрегированную архитектуру микросхем для своих клиент-ориентированных процессоров, меняя саму природу потребительских чипов Intel в будущем. И, по мнению Intel, все эти изменения позволили им добиться значительных успехов на рынке мобильной связи.
Первый потребительский процессор Intel на базе чиплетов разбивает общие функции современного процессора на четыре отдельных блока: вычисления, графика, SoC и блок ввода-вывода. В состав вычислительной плитки входит новая пара ядер: P-ядро под названием Redwood Cove и новое E-ядро под названием Crestmont. Оба этих ядра обещают преимущества IPC по сравнению со своими предыдущими аналогами, но, пожалуй, самым интересным нововведением является новый тип E-ядра, встроенный непосредственно в плиту SoC, который Intel называет «Low Power Island». Эти новые E-ядра LP разработаны с учетом того, что легкие рабочие нагрузки и процессы можно снять с более энергоемкой вычислительной ячейки и полностью перенести на более эффективную и менее энергоемкую ячейку. Другие важные нововведения включают в себя первый для Intel модуль нейронной обработки (NPU), который находится внутри SoC и предназначен для реализации встроенных возможностей искусственного интеллекта для рабочих нагрузок и вывода, прокладывая путь в будущее.
С помощью Meteor Lake Intel стремится занять более конкурентоспособную позицию на рынке мобильных устройств благодаря заметным улучшениям в иерархии вычислительных ядер, графическому процессору Intel Xe-LPG Arc на базе Arc, стремящемуся расширить возможности встроенной графики, и NPU, который добавляет различные Преимущества ИИ. Meteor Lake также создает основу для Intel и модульной дезагрегации: упаковка Foveros 3D станет основой дорожной карты процессоров Intel на будущее, а процесс Intel 4 дебютирует и станет ступенькой к тому, что станет следующей опорой Intel. node на всех своих фабриках, Intel 3.
Intel Meteor Lake: Intel 4 с использованием 3D-упаковки Foveros
Архитектура Intel Meteor Lake — это не просто еще одна итерация в длинной череде усовершенствований процессоров; по мнению компании, это революционный шаг вперед. В красноречивом слове исполнительного вице-президента и генерального директора Intel Client Computing Group (CCG) Мишель Джонстон Холхаус на Intel’s Tech Tour 2023 в Пенанге, Малайзия, она отметила, что Intel достигла переломного момента в своей клиентской дорожной карте. Более подробная информация о Meteor Lake была представлена на технологическом туре Intel в Малайзии. Эта архитектура представляет собой улучшение по сравнению с текущими клиентскими процессорами с точки зрения производительности по мере продвижения по дорожной карте Intel «5 узлов за 4 года».
Meteor Lake построен на дезагрегированной архитектуре Intel, реализованной в упаковке Foveros. Это сделано для оптимизации производительности и энергоэффективности. Сама архитектура состоит из четырех уникальных и отдельных плиток, соединенных с помощью технологии упаковки Intel Foveros 3D. Сюда входит вычислительная плита, построенная на базе Intel 4, а графическая плитка построена на узле TSMC N5. Два других элемента, которые Intel реализует в Meteor Lake, — это модуль SoC, который действует как центральный узел через встроенный NOC. Это первый раз, когда Intel использует сеть на кристалле (NOC) в своих клиентских процессорах, что представляет собой упрощенный подход к NOC в существующих FPGA Agilex. В то время как в Agilex NOC индивидуализирован для различных целей NoC и переключается внутри подструктуры NoC, в Meteor Lake он напрямую подключается к фабрике ввода-вывода через IoC, который затем переходит в фабрику ввода-вывода. Сам NOC напрямую подключен к графическому блоку, вычислительному блоку и другим компонентам SoC.
Этот модульный подход позволяет создать комплексную и масштабируемую архитектуру управления питанием, которая поддерживает дезагрегацию, позволяя каждому элементу функционировать независимо. Эта дезагрегированная конструкция отдает приоритет производительности, устраняя узкие места в полосе пропускания из-за таких вещей, как ввод-вывод в монолитной конструкции, и нацелена на повышение энергоэффективности. Возможно, наиболее примечательным элементом дезагрегации является то, что Intel может выбирать конкретные полупроводниковые процессы для каждой плитки и не ограничивается одним узлом процесса. Помимо преимуществ плиточной архитектуры в области энергоэффективности и площади корпуса, для Intel дешевле производить процессоры с меньшим количеством масок через EUV, но это позволяет Intel масштабировать новые IP-адреса в будущие продукты, сохраняя при этом ту же базу, что является еще одним фактор экономии средств (для Intel).
По сравнению с мобильным Raptor Lake, который был создан с использованием многочиповой упаковки (MCP), Meteor Lake использует корпус Foveros BGA и предлагает межкомпонентные соединения с низким энергопотреблением, что, как подтвердила Intel, имеет небольшой штраф за энергопотребление – от 0,15 до 0,3 пикоджоуля. (pJ) общение от плитки к плитке. Некоторые из преимуществ Foveros включают лучшую настраиваемость посредством тайлинга, что позволяет Intel производить чипы и реализовывать определенные тайлы и IP в зависимости от класса чипа и т. д., низкое энергопотребление с большим количеством операций ввода-вывода или высокопроизводительные тайлы со всеми новейшие гаджеты и вещицы. Поскольку узел Intel 7 оказался не таким жизнеспособным, как они надеялись, Intel обещает более высокий выход пластин по сравнению с Intel 4, который использует меньше места на пластине для кремния на основе логики.
Управление питанием осуществляется с помощью масштабируемой системы управления питанием, которая поддерживает независимое функционирование каждой плитки. Координация между несколькими контроллерами управления питанием (PMC) и системным программным обеспечением оптимизирована для различных рабочих нагрузок. Архитектура Intel Meteor Lake также представляет новую масштабируемую структуру для повышения энергоэффективности и расширения пропускной способности в областях, которые ранее были узкими местами, например, ввод-вывод.
Говоря подробнее о контроллерах питания в архитектуре Meteor Lake, Intel интегрировала независимые контроллеры управления питанием в каждую из плиток. В рамках дезагрегирования использования Foveros каждая ячейка должна управляться независимо, а использование PMC в NOC, фабрике ввода-вывода, а также в каждой ячейке позволяет сделать управление питанием независимым в зависимости от количества ядер на каждый пакет.
Meteor Lake сам по себе представляет собой монументальный архитектурный сдвиг, а не просто постепенное обновление, поскольку он представляет собой наиболее значительную архитектурную трансформацию клиентских процессоров за четыре десятилетия. Это связано с тем, что это первый клиентский процессор, в котором вместо монолитной конструкции используются чиплеты. Эта архитектура призвана стать краеугольным камнем стратегии Intel по продвижению инноваций в области ПК на следующее десятилетие. Если взглянуть на некоторые более мелкие детали архитектуры Intel Meteor Lake, то можно заметить, что в ней используется технология упаковки Intel Foveros, которая использует 3D-стекирование микросхем для решения проблем традиционных 2D-схем размещения микросхем.
Как мы видим из приведенного выше сообщения Intel на Hot Chips 2023, верхний и нижний слои имеют выступы для соединения каждого кристалла вместе. Использование корпуса Foveros FDI обеспечивает низковольтный комплементарный интерфейс металл-оксид-полупроводник (КМОП), что означает, что силовая схема может работать при более низких напряжениях и, следовательно, с меньшим диапазоном мощности. Еще одним преимуществом FDI является как синхронная, так и асинхронная передача сигналов, что означает, что передача сигнала может обрабатывать полностью дуплексные блоки данных.
Создание SoC Meteor Lake включает в себя подложку корпуса, которая является основой для установки базовой плитки, в которой используется соединение Foveros Die Interconnect (FDI). Базовая плитка имеет шаг кристалла к кристаллу 36 мкм с металлическими слоями и рабочую мощность от 0,15 до 0,3 пДж на частоте 2 ГГц; это может колебаться или изменяться в зависимости от напряжения, силы тока и частоты. Поскольку это базовая плитка, которой нет сам активный чиплетего единственная функция — служить основой для всей различной логики и металлическими слоями для чиплетов. быть помещенным.
В архитектуре Intel Meteor Lake используются четыре отдельных плитки для создания процессора Meteor Lake. Сюда входят вычислительные ресурсы, SoC, графический процессор и плитка ввода-вывода, каждый из которых имеет различное использование, возможности и гибкость в отношении IP. Управление питанием также подверглось обновлению. Благодаря дезагрегации с помощью технологии упаковки Intel Foveros, каждая плитка в Meteor Lake требует собственного управления питанием. Решение Intel представляет собой иерархическую систему управления питанием, в которой используются контроллеры управления питанием в NoC, матрице ввода-вывода и в каждой отдельной ячейке.
На следующих нескольких страницах мы дадим представление о каждой из четырех плиток, о том, что каждая плитка приносит с собой, и подробнее о различных технологиях, способствующих инновациям с помощью Meteor Lake.
www.anandtech.com
