硬科技:Intel的Rocket Lake核心到底會多大顆?

2020.10.12 07:52PM
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照片中提到了5th Gen Intel Core Processor Generational Improvements、Intel Core™ i7-5600U Processor with Intel® HD Graphics 5500 compared to 4th Generation Intel® Core™ i7-4600U、with Intel HD Graphics 44001,包含了英特爾第五代處理器、英特爾酷睿i7、英特爾酷睿i5、Broadwell、英特爾

Intel從2015年的Skylake一直擠牙膏擠到天怒(失去製程技術優勢)人怨(連續2年CPU大缺貨到現在都解決不了),眾人皆知。

雖然2018年底的Intel架構日,那張未來新核心的時程表,讓Intel看似有點「知恥近乎勇」的想振衰起蔽一下,但2018年那顆短命的10nm製程初響Core i3-8121U(Cannon Lake),帶著註定成為Intel黑歷史的Palm Cove核心與第十代內顯,一同攜手壯烈殉情,或多或少告訴大家他們的10nm製程研發,究竟有多麼的不順利。

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從Skylake(SKL,2015)、Kaby Lake(KBL,2017)、Coffee Lake(CFL,2017)到Cooper Lake(CPX,2020),Intel在14nm製程上「累積」成長了20%的效能,但無論如何,這實在愧對摩爾定律,即使這條不是定律的定律,也從未保證過處理器效能會跟著電晶體數量一同成長。更糟糕的是,AMD很快就超車了。

照片中提到了Refining the FinFET、Intranode enhancements deliver significant within-node performance boost、20,跟格蘭瑟姆學院有關,包含了英特爾超鰭、英特爾、老虎湖、10納米、中央處理器

言歸正傳,回到本篇科科文的主角:Intel明年第一季的「火箭湖(Rocket Lake)」,將採用「將10nm+製程最佳化的Willow Cove逆向移植到14nm」的Cypress Cove核心,光聽了就讓人感到極度的「興奮」。在估算Cypress Cove核心的晶粒面積之前,我們還是得先回顧一下Intel「海灣(Cove)」系列的歷程。

2018年:Cannon Lake的短命Palm Cove,基本上可視為將Skylake用10nm製程進行微縮,再追加AVX-512的產物(一些細微的調整就在此不論了)。

2019年:Ice Lake的Sunny Cove(SNC),明顯增強微架構,結束了從Skylake之後,Intel主力x86處理器核心停滯不前的慘況,IPC也比Skylake提昇了18%。筆者偶爾會聽到某些「Intel的Cove只有改善快取記憶體」的高論,但只要稍微作點功課,就知道實際上根本不是這樣,筆者只能說某些「網路大大」實在是太不用功了。

2020年:Tiger Lake的Willow Cove(WLC),以Sunny Cove為基礎,增加快取記憶體容量,追加用來抵禦間接分支攻擊的相關機制(間接分支追蹤機能,Windows 10即將支援的Shadow Stack),並讓電路設計針對10nm SuperFin最佳化,相較於「先祖」Skylake,IPC躍升25%。值得注意的是,Intel當下的製程研發方向,重視「性能」的考量,優先權遠高於「密度」,所以即使Intel暗示他們的10nm等同甚至優於其他2家的7nm,但根據已公開資訊進行推算,帳面上的電晶體密度,仍略遜於台積電和三星。

接著Intel會有10nm強化版SuperFin的Golden Cove(Alder Lake的大核)與7nm的Ocean Cove,IPC進一步激增到50%和80%,總之等產品真的能夠如期推出,再仔細瞧瞧,他們的7nm製程已經確定會大延期了。

筆者花了點功夫,重新估算了4種Intel x86微架構的單核晶粒面積(稍微調整過圖片比例),應該有點誤差,但大體來說八九不離十,可以簡單看出幾個重點:

  • AVX-512執行單元是有夠吃空間,難怪Linus Torvalds會這麼不滿,寧願這些電晶體拿去改進單執行緒效能,或著提供更多的核心數量。

硬科技:從Linux大神的抱怨瞧瞧Intel是不是真的做錯了(上)
硬科技:從Linux大神的抱怨瞧瞧Intel是不是真的做錯了(下)

(圖片來源:WikiChip)

  • 在核心規模「變胖不少」的前提之上,10nm製程還是大幅度的縮小單核心的晶粒面積,看來Intel說過的「14nm製程2.7倍的電晶體密度(每平方公釐100.76M vs 37.22M)」並不是空穴來風。可惜Intel從未公佈Cannon Lake的晶粒照片,否則外界更能掌握Intel 10nm製程的真實微縮幅度。
  • Willow Cove的確是從Sunny Cove衍生而來的產物,快取記憶體以外的部份,長的實在是有夠像,簡直是同一個模子刻出來的。

照片中提到了Skylake、(14nm)、Skylake-SP,包含了圖案、平面設計、設計、儀表、線

我們再回到主題,那Rocket Lake的Cypress Cove,如果Intel想不開「原封不動」的搬回14nm製程,會多大一顆?按照Intel過去的案例去推算,恐怕將是「接近20平方公釐」的怪物,除排L3快取,也起碼有15平方公釐,再乘以核心數量,加上內顯(同樣反向移植的Xe?)、記憶體控制器、PCI Express 4.0和一堆有的沒有的,那畫面實在太美,美到讓人不忍卒睹,更別提耗電量了。

對了,筆者差點忘記產能不足這個陳年宿疾了,想到10幾年前,Intel以Merom為起點對AMD發動帝國大反擊時,很積極的推出超大型化快取記憶體的多核版伺服器處理器,像Dunnington、Nehalem-EX、Westmere-EX之類的,那時Intel高層在媒體訪問表示:增加晶粒面積,充分提高產能利用率,有利無害,而今天巴不得產能也可以「超頻」的Intel人員看到這句話,大概連笑都笑不出來。

照片中提到了MICROPROCESSOR DIE AREA SCALING、0.62x、Area,包含了咖啡湖、卡比湖、咖啡湖、英特爾、10納米

如此巨大的晶片,要在明年第一季跟AMD的Zen 3正面對抗,光用想的就讓人期待不已呀,筆者已經科科笑到停不下來了啊。科科科科科。

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