英特爾在2020年架構(gòu)日上推出10nm SuperFin晶體管技術(shù)，將實現(xiàn)其有史以來最強大的單節(jié)點內(nèi)性能增強。

據(jù)悉，10nm SuperFin技術(shù)將用于英特爾代號為“Tiger Lake”的下一代移動處理器，同時該處理器正在生產(chǎn)中，預(yù)計其OEM產(chǎn)品將于假日季上市。

此外，英特爾還發(fā)布了下一代CPU微架構(gòu)Willow Cove、Tiger Lake SoC架構(gòu)，以及可實現(xiàn)全擴展的Xe圖形架構(gòu)等。這些創(chuàng)新的架構(gòu)也將用于消費類、高性能計算、移動客戶端和游戲應(yīng)用等市場。

與此同時，英特爾首席架構(gòu)師Raja Koduri，以及多位英特爾院士和架構(gòu)師也聚在一起，共同圍繞制程/封裝、架構(gòu)、內(nèi)存/存儲、互連、安全、軟件這六大技術(shù)支柱方面，詳細介紹了相關(guān)的技術(shù)新進展。

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10nm SuperFin技術(shù)：可媲美全節(jié)點轉(zhuǎn)換

10nm SuperFin技術(shù)實現(xiàn)了增強型FinFET晶體管與Super MIM（Metal-Insulator-Metal）電容器的結(jié)合，能夠提供增強的外延源極/漏極、改進的柵極工藝，以及額外的柵極間距。

英特爾稱，這項技術(shù)不僅是英特爾有史以來最強大的單節(jié)點內(nèi)性能增強，同時它所提升的性能也可和全節(jié)點轉(zhuǎn)換相媲美。

據(jù)了解，SuperFin技術(shù)主要是通過5個方面的晶體管工藝優(yōu)化，從而實現(xiàn)制程工藝的性能提升：

1、優(yōu)化源極與漏極結(jié)構(gòu)

SuperFin技術(shù)通過增長源極和漏極上晶體結(jié)構(gòu)的外延長度，在增加應(yīng)變的同時減小電阻，從而讓更多的電流通過通道。

2、改進柵極工藝

柵極工藝的改進讓通道遷移率進一步提高，加速了電荷載流子的移動。

3、增加額外柵極間距

通過增加額外的柵極間距選項，能夠為需要最高性能的芯片功能提供更高的驅(qū)動電流。

4、使用新型薄壁

英特爾在SuperFin工藝中使用了新型薄壁阻隔，使過孔電阻降低30%，并進一步提升互連性能。

5、電容增加

與行業(yè)標準相比，SuperFin工藝在同等占位面積里的電容增加了5倍，不僅減少了電壓下降，同時也提升了產(chǎn)品性能。

據(jù)了解，這項技術(shù)主要通過新型“高K”（Hi-K）電介質(zhì)材料來實現(xiàn)。這一材料能夠堆疊在厚度只有幾埃厚的超薄層中，以形成重復(fù)的“超晶格”結(jié)構(gòu)。

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Willow Cove與Tiger Lake CPU架構(gòu)

基于10nm SuperFin工藝和最新的處理器技術(shù)，英特爾推出了下一代名為“Willow Cove”的CPU微架構(gòu)。

與英特爾2018年發(fā)布的Sunny Cove架構(gòu)相比，Willow Cove架構(gòu)在前者的基礎(chǔ)上實現(xiàn)了超越代間CPU性能的提升，從而大幅度增強頻率和功率效率。

同時，Willow Cove架構(gòu)在更大的非相容1.25MB MLC中，引入了重新設(shè)計的緩存架構(gòu)，并通過控制流強制技術(shù)（Control Flow Enforcement Technology）增強了安全性。

另一方面，Tiger Lake是英特爾第一個采用全新Xe-LP（低功耗）微架構(gòu)的SoC架構(gòu)，能夠?qū)PU、AI加速器進行優(yōu)化，實現(xiàn)CPU、AI和圖形性能的進一步提升。

具體來看，Tiger Lake SoC架構(gòu)主要包含以下8個特性：

1、 全新Willow Cove CPU核心?；?0nm SuperFin技術(shù)的創(chuàng)新，能顯著提升頻率。

2、新Xe圖形架構(gòu)。執(zhí)行單元（EUs）多達96個，大幅度提升每瓦性能效率。

3、電源管理。一致性結(jié)構(gòu)中的自助動態(tài)電壓頻率調(diào)整（DVFS），提高了全集成電壓穩(wěn)壓器（FIVR）效率。

4、結(jié)構(gòu)和內(nèi)存。一致性結(jié)構(gòu)帶寬增加2倍，約86GB/s內(nèi)存帶寬，經(jīng)驗證的LP4x-4267、DDR4-3200，以及LP5-5400架構(gòu)功能。

5、高斯網(wǎng)絡(luò)加速器GNA 2.0專用IP，能用于低功耗神經(jīng)推理計算，減輕CPU處理。同時，在運行音頻噪音抑制工作負載的情況下，采用GNA推理計算的CPU利用率，比不采用GNA的CPU低20%。

6、IO。集成TB4/USB4，CPU上集成PCIe Gen 4，用于低延遲、高帶寬設(shè)備對內(nèi)存的訪問。

7、顯示。高達64GB/s的同步傳輸帶寬，可支持多個高分辨率顯示器。到內(nèi)存的專用結(jié)構(gòu)路徑，以保持服務(wù)質(zhì)量。

8、IPU6。擁有6個傳感器，具有4K 30幀視頻、27MP像素圖像，最高4K90幀和42MP像素圖像架構(gòu)功能。

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基于Xe圖形架構(gòu)的多款獨立顯卡及微架構(gòu)

此次架構(gòu)日上，英特爾詳細介紹了可實現(xiàn)全擴展的Xe圖形架構(gòu)，

目前，Xe圖形架構(gòu)主要有Xe-LP（低功耗）、Xe-HP、Xe-HPC和Xe-HPG四個系列。

1、Xe-LP是英特爾針對PC和移動計算平臺的最高效架構(gòu)。它的最高配置EU單元為96組，并具有新架構(gòu)設(shè)計，包括異步計算、視圖實例化（view instancing）、采樣器反饋（sampler feedback）、帶有AV1的更新版媒體引擎，以及更新版顯示引擎等。

Xe-LP能夠讓新的終端用戶功能具備即時游戲調(diào)整（Instant Game Tuning）、捕捉與流媒體及圖像銳化。

在軟件優(yōu)化方面，Xe-LP也將通過新的DX11路徑和優(yōu)化的編譯器，對驅(qū)動進行改進。

2、Xe-HP是多區(qū)塊（multi-tiled）、高度可擴展的高性能架構(gòu)。它能夠提供數(shù)據(jù)中心級、機架級媒體性能，GPU可擴展性和AI優(yōu)化。

此外，Xe-HP涵蓋了從一個區(qū)塊（tile）到兩個和四個區(qū)塊的動態(tài)范圍計算，功能類似于多核GPU。

基于這一特性，英特爾在現(xiàn)場展示了Xe-HP在單個區(qū)塊上以60 FPS的速率，對10個完整的高質(zhì)量4K視頻流進行轉(zhuǎn)碼。同時，還演示了Xe-HP在多個區(qū)塊上的計算可擴展性。

據(jù)了解，英特爾首款Xe-HP芯片已在實驗室完成啟動測試。

目前，英特爾正與關(guān)鍵客戶共同測試Xe-HP，并計劃通過Intel DevCloud讓開發(fā)者能使用Xe HP。與此同時，Xe HP的相關(guān)產(chǎn)品也將于明年推出。

3、Xe-HPG是英特爾此次推出的新Xe微架構(gòu)變體，專為游戲而優(yōu)化。它結(jié)合了Xe-LP良好的效能功耗的構(gòu)建模塊，利用Xe-HP的可擴展性對Xe-HPC進行更強的配置和計算頻率優(yōu)化。

同時，Xe-HPG還添加了基于GDDR6的新內(nèi)存子系統(tǒng)以提高性價比，將支持加速的光線跟蹤。Xe-HPG預(yù)計將于2021年開始發(fā)貨。

英特爾將基于Xe架構(gòu)推出兩款獨立顯卡，并在顯卡指揮中心（IGCC）中引入即時游戲調(diào)整和游戲銳化兩項新功能。

一是英特爾首款基于Xe-LP架構(gòu)的DG1獨立圖形顯卡，主要面向PC設(shè)備。目前，該顯卡已進入投產(chǎn)階段，有望按計劃在2020年開始交付。

同時，DG1已在英特爾DevCloud上供早期訪問用戶使用，包含DG1文庫和工具包，讓用戶能夠提前使用oneAPI來編寫DG1相關(guān)的軟件。

二是英特爾針對數(shù)據(jù)中心領(lǐng)域的Server GPU（SG1）。據(jù)了解，SG1集成了4個DG1，能夠以很小的尺寸將性能提升至數(shù)據(jù)中心級別，來實現(xiàn)低延遲、高密度的安卓云游戲和視頻流。

SG1將很快進行投產(chǎn)，并于今年晚些時候發(fā)貨。

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兩大數(shù)據(jù)中心架構(gòu)：Ice Lake和Sapphire Rapids

1、Ice Lake

Ice Lake是首款基于10nm的英特爾至強可擴展處理器，能夠在跨工作負載的吞吐量和響應(yīng)能力方面，提供強勁性能。

技術(shù)方面，Ice Lake包括全內(nèi)存加密、PCIe Gen 4、8個內(nèi)存通道，以及可加快密碼運算速度的增強指令集等。此外，Ice Lake系列也將推出針對網(wǎng)絡(luò)存儲和物聯(lián)網(wǎng)的變體。

Ice Lake預(yù)計在今年年底推出。

2、Sapphire Rapids

Sapphire Rapids是英特爾基于增強型SuperFin技術(shù)所研發(fā)的下一代至強可擴展處理器，能提供DDR5、PCIe Gen 5、Compute Express Link 1.1等標準技術(shù)。

英特爾提到，Sapphire Rapids將用于美國阿貢國家實驗室“極光”超級計算機系統(tǒng)（Aurora Exascale）中，延續(xù)英特爾的內(nèi)置AI加速策略，使用一種名為先進的矩陣擴展（AMX）加速器。

Sapphire Rapids預(yù)計將于2021年下半年開始首批生產(chǎn)發(fā)貨。

除此之外，英特爾在FPGA技術(shù)領(lǐng)域也不斷推進創(chuàng)新。值得一提的是，英特爾擁有世界上第一臺下一代224G-PAM4 TX收發(fā)器。

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下一代混合架構(gòu)產(chǎn)品

英特爾下一代采用混合架構(gòu)的客戶端產(chǎn)品名為Alder Lake，它將結(jié)合英特爾馬上推出的Golden Cove和Gracemont兩種架構(gòu)并進行優(yōu)化，以提供更好的效能功耗比。

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混合結(jié)合封裝技術(shù)：測試芯片已流片

目前，大多數(shù)傳統(tǒng)封裝技術(shù)使用的是熱壓結(jié)合（Thermocompression bonding）技術(shù)。作為熱壓結(jié)合技術(shù)的替代品，混合結(jié)合（Hybrid bonding）技術(shù)能夠加速實現(xiàn)10微米及以下的凸點間距，從而帶來更高的互連密度、帶寬和更低功率。

早在今年第二季度，英特爾使用混合結(jié)合封裝技術(shù)的測試芯片已成功流片。

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軟件：將于今年推出oneAPI Gold版本

軟件方面，英特爾早在今年7月就發(fā)布了第八版oneAPI Beta，為分布式數(shù)據(jù)分析帶來新的功能和提升，包括渲染性能、性能分析以及視頻和線程文庫。

英特爾在架構(gòu)日上提到，oneAPI Gold版本將于今年晚些時候推出，屆時將為開發(fā)人員提供在標量、矢量、距陣和空間體系結(jié)構(gòu)上保證產(chǎn)品級別的質(zhì)量和性能的解決方案。

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結(jié)語：英特爾的“失”與“得”

過去一段時間以來，英特爾的7nm CPU發(fā)布推遲、市值首次被英偉達超越的消息，難免引起了行業(yè)的不少質(zhì)疑和擔憂。

但從這場架構(gòu)日上，我們可以看到英特爾仍保有強勁的技術(shù)實力和信心，在摩爾定律逐漸放緩的當下，通過對CPU、GPU、FPGA，以及架構(gòu)、封裝和軟件等領(lǐng)域的持續(xù)創(chuàng)新，開辟更多樣化和多維度發(fā)展路徑，以滿足日益多元化的計算需求。

這似乎也是英特爾想要表達的另一個觀點——推動摩爾定律的發(fā)展不僅僅只有提升納米制程工藝一條路，橫向地拓展晶體管工藝技術(shù)和架構(gòu)創(chuàng)新也能“More than Moore”。

在英特爾看來，如今人們正處于一個智能化的新時代，亦是個“惠及每個人萬億億次計算能力”的時代。

在新時代引發(fā)的技術(shù)洪流下，英特爾自2018年就提出的六大技術(shù)支柱戰(zhàn)略，圍繞制程和封裝、架構(gòu)、內(nèi)存和存儲、互連、安全和軟件等方面推動產(chǎn)品的升級，無疑為行業(yè)的創(chuàng)新發(fā)展提供了一個行之有效的解決方案。

未來，在競爭愈發(fā)激烈的環(huán)境下，英特爾能否繼續(xù)引領(lǐng)整個產(chǎn)業(yè)的創(chuàng)新與升級？我們拭目以待。