Intel Tiger Lake架構(gòu)解密：你能想到的 全都變了！

今年年初的CES 2020大會(huì)上，Intel首次官方宣布了代號(hào)Tiger Lake的下一代移動(dòng)酷睿處理器，將采用增強(qiáng)版的10nm制造工藝，集成全新的CPU架構(gòu)、Xe GPU架構(gòu)，并大幅拓展AI支持。

半年多過去了，Tiger Lake的架構(gòu)細(xì)節(jié)現(xiàn)在終于公開，可以說你能想到的幾乎每一處細(xì)節(jié)，都是煥然一新！

首先如前所述，Tiger Lake的新一代10nm工藝首次引入了革命性的SuperFin晶體管結(jié)構(gòu)，將增強(qiáng)型FinFET晶體、Super MIM(金屬-絕緣體-金屬)電容器相結(jié)合，能夠提供增強(qiáng)的外延源極/漏極、改進(jìn)的柵極工藝，額外的柵極間，性能相比初代10nm可以提升超過15％。

Tiger Lake CPU部分的架構(gòu)代號(hào)為Willow Cove，是在此前10nm Ice Lake十代酷睿集成的Sunny Cove架構(gòu)基礎(chǔ)上深入強(qiáng)化而來，大幅提升頻率、能效，重新設(shè)計(jì)緩存體系，再加上其他改進(jìn)，可提供超越代間CPU性能的提高，此外還有爾控制流強(qiáng)制技術(shù)(Control Flow Enforcement Technology)以強(qiáng)化安全性。

Ice Lake/Sunny Cove一代的阿喀琉斯之踵可以說就是頻率上不去，即便是蘋果定制的特別版本最高也只能加速到4.1GHz，公開版甚至只有3.9GHz，相比之下成熟的14nm已經(jīng)可以讓10核心輕松飆到5.3GHz。

Tiger Lake/Willow Cove則實(shí)現(xiàn)了一次飛躍，具體數(shù)字未公布，但是從官方幻燈片上看，同樣的電壓下頻率可以提高最多700MHz左右，而且還可以進(jìn)一步增加電壓，加速頻率有極大希望達(dá)到甚至突破5GHz。—;—;事實(shí)上從此前曝光的樣品看，5GHz是妥妥的了。

核顯方面，Tiger Lake首次集成全新設(shè)計(jì)的Xe架構(gòu)，確切地說是Xe LP低功耗版本，大幅改進(jìn)能效，最多擁有96個(gè)執(zhí)行單元(EU)，相比Ice Lake增多了一半，同時(shí)擁有3.8MB大容量的三級(jí)緩存，還提升了內(nèi)存和架構(gòu)效率以獲得更高帶寬。

結(jié)構(gòu)方面，Willow Cove架構(gòu)使用雙環(huán)形架構(gòu)串聯(lián)各個(gè)模塊，并重新設(shè)計(jì)了緩存體系，每個(gè)核心的二級(jí)緩存容量增加到1.25MB，三級(jí)緩存容量也增大了一半，并維持極低的命中延遲，此外一致性互連帶寬也增加了2倍。

內(nèi)存方面，Willow Cove集成雙內(nèi)存控制器子系統(tǒng)，支持DDR4-3200(初始狀態(tài))、LPDDR4X-4267、LPDDR5-5400，最大帶寬可達(dá)約86GB/s，并支持Intel全內(nèi)存加密技術(shù)(Total Memory Encryption)，直接在硬件層面抵御安全威脅。

AI方面，Tiger Lake集成了高斯網(wǎng)絡(luò)加速器GNA 2.0，可以視為Intel版本的神經(jīng)處理單元(NPU)。

這是一個(gè)獨(dú)立的IP模塊，只需很低的功耗就可以高效進(jìn)行神經(jīng)推理計(jì)算，并將CPU占用率降低20％， 從而大大提升AI性能，拓展AI應(yīng)用場景，比如高動(dòng)態(tài)范圍的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)降噪。

顯示方面，Tiger Lake致力于在更高分辨率、畫質(zhì)下提供更多顯示技術(shù)，比如在顯示引擎與內(nèi)存之間設(shè)置單獨(dú)的結(jié)構(gòu)通道以維持高質(zhì)量畫面?zhèn)鬏?，帶寬最高達(dá)64GB/s。

同時(shí)還有新一代圖像處理器單元IPU6，完全硬件集成，集成最多6個(gè)傳感器，支持最高4K90Hz視頻輸出、4200萬像素靜態(tài)圖像輸出—;—;初期支持最高4K30Hz、2700萬像素。

IO輸入輸出方面，Tiger Lake集成支持新一代Thunderbolt 4、USB4，最高帶寬都是40Gbps，而且物理接口(Type-C)和傳輸協(xié)議都彼此兼容，可以實(shí)現(xiàn)一口走天下，當(dāng)然了Thunderbolt 4更高級(jí)一些。

它還在Type-C接口子系統(tǒng)上集成了顯示輸出，包括DP Alternate模式、Thunderbolt DP Tunneling，還支持獨(dú)立顯卡DP輸入接口。

大家期盼已久的PCIe 4.0也得到了原生支持，可以讓CPU高帶寬低延遲地訪問內(nèi)存，完整帶寬8GB/s，相比連接芯片延遲也降低了大約100ns。

電源管理方面，一致結(jié)構(gòu)、內(nèi)存子系統(tǒng)內(nèi)集成了自主DVFS(動(dòng)態(tài)電壓與頻率調(diào)節(jié))，提高了全集成電壓穩(wěn)壓器(FIVR)的效率，可以根據(jù)電壓實(shí)現(xiàn)頻率、電壓的動(dòng)態(tài)縮放調(diào)節(jié)，兼顧高能效與高性能。

Tiger Lake之后，Intel還準(zhǔn)備了下一代CPU架構(gòu)，代號(hào)Golden Cove，將會(huì)用于明年的下一代Alder Lake酷睿處理器，目前已知的變化有：提升多線程性能、提升AI性能、提升網(wǎng)絡(luò)與AI性能、強(qiáng)化安全，等等。