PC Technology Trends 2022 - CPU Edition

Vuoden 2022 alussa toimitamme "PC Technology Trends" -julkaisun, joka ennustaa henkilökohtaisten tietokoneiden laitteistotekniikan trendejä. Tämä artikkeli on prosessorille. Vuoden 2021 lopussa lanseeratun Alder Laken ansiosta Intel on vihdoin saavuttanut suorituskyvyn, joka ylittää AMD:n Ryzen 5000 -sarjan. Ja vuodesta 2022 tulee todennäköisesti vieläkin intensiivisempi vuosi, kun AMD tekee vastahyökkäyksen ja Intel pyrkii kuromaan kiinni.

＊＊＊

Jatkaen prosessiversiosta, seuraava on CPU-versio. Muuten 4.11.2021 ilmoitettiin, että VIA Technologies, joka ei käytännössä ole tuonut markkinoille uusia tuotteita, on myynyt tytäryhtiönsä Centaur Technologyn Intelille 125 miljoonalla dollarilla. Tämä on TWSE:n (Taiwanin pörssi) ilmoitus, eikä VIA Technologies tai Intel ole julkaissut mitään tietoja tästä asiasta.

Tämän hankinnan myötä Intel siirtää Centaur Technologiesin työntekijät (jotkut Centaurin työntekijöistä) Intelille. Toisaalta VIA Technologiesilla on edelleen oikeudet Centaurin tähän mennessä kehittämään immateriaalioikeuksiin. Siksi VIA Technologies voi jatkaa VIA Nanon jne. myyntiä, mutta tosiasia on, että he eivät enää pysty kehittämään uusia ytimiä, ja itse VIA Technologies on siirtynyt Arm-pohjaiseen ratkaisuliiketoimintaan. Se ei tule ulos.

Tämän seurauksena Kiinan Zhaoxin, joka sai IP-lisenssin Centaurilta VIA Technologiesin kautta, Kiinassa, joka sai IP-lisenssin AMD:ltä, ja SiS, joka osti entisen RiSE:n, ovat muut toimittajat kuin Intel ja AMD. Teknologia, Koko SiS550-sarjan (RiSE mP6-pohjainen SoC) omaisuus on hankittu, ja vain taiwanilainen DM&P, joka laajenee ja tarjoaa niitä talon sisällä, on tullut. Siksi CPU-versio on vain Intel ja AMD.

Intel CPU(Photo01)

Alder Lake julkaistiin onnistuneesti marraskuussa 2021. Koska olemme jo toimittaneet suorituskykyarvioinnin, suorituskyky ylittää tarpeeksi paljon Ryzen 5000 -sarjaa.

On kuitenkin totta, että en voi kiistää tunnetta, että tein sen kiireessä. Tarkasteltaessa RMMA:n analyysiä, Front Endissä on 6 käskyn / jakso huipulla ja 5 käskyn / syklin dekooderi (molemmat muunnetaan x86-käskyiksi), vaikka se olisi tehokas. En olisi yllättynyt, jos IPC nousee noin 25 %. Todellinen suorituskyky esimerkiksi helposti ymmärrettäviä Dhrystone 1T -tuloksia tarkasteltaessa on kuitenkin varmasti korkea, mutta kasvu on edelleen 10 %:n luokkaa, joten sisäinen pullonkaula näyttää vielä olevan. Jotkut RMMA-tuloksista ja Sandran tuloksista osoittavat myös tämän suuntauksen. Onko Sandran säikeiden välinen latenssi ilmeinen? Jotenkin hidasta kaiken kaikkiaan. Paikallinen L2-yhteys on hidasta ja L3:n kautta vielä hitaampi. Yksi syy on hybridi-arkkitehtuurin käyttöönotto, ja uskon, että Latency E-Core -puolella hidastaa, mutta rehellinen käsitykseni on, että parantamisen varaa on vielä paljon.

Lisäksi, kuten mainitsin aiemmin Intelin Prosessi-osiossa, Intel 7 on varmasti paljon parempi kuin 14nm++, mutta transistorin tiheys ei ole kasvanut niin paljon kuin luulin, eikä itse toimintataajuuden yläraja poikkea paljoakaan 14nm++:sta. Tuntuu, että Alder Lake on paras kokoonpano tässä kehyksessä. Siinä mielessä voidaan sanoa, että Intel 7:llä ei ole tilaa lisätä ytimien määrää tai parantaa toimintataajuutta seuraavan Raptor Laken kanssa. Jotenkin tuntuu, että Alder Lake on suunniteltu maksimoimaan suorituskyky Intel 7:n puitteissa.

Se Alder Lake, tulevassa CES:ssä, oletettavasti julkistetaan lisää SKU:ita. Ensinnäkin, kuten tässä näkyy, ainoat marraskuussa 2021 julkistetut Core i5/7/9 K/KF ilman suurennuslukkoa. Tietysti pitäisi olla normaaliversio SKU ilman K:tä ja T SKU virransäästöä varten pienemmällä TDP:llä, ja voi olla tarpeen lisätä Core i3 ja Pentium/Celeron.

Nyt puhutaan tämän Core i3:n ja aiempien versioiden tuottamisesta TSMC:n N5:llä. Syy on yksinkertainen: Intel 7:n tuotantokapasiteetti ei näytä olevan niin korkea. Kuten kirjoitin tässä artikkelissa, vuoden 2021 viimeisellä neljänneksellä toimitettujen K SKU:iden määrä on vain muutama satatuhatta. Intel ei vieläkään paljasta Alder Laken suulakkeen kokoa (mutta Wafer on hyvä), joten en tiedä tarkkaa kokoa, mutta Rocket Lake on lähellä 220 neliömm. Olettaen, että Alder Lake on 200 neliömm, niin yhdestä 300 mm kiekosta voidaan ottaa noin 300 muotia. Vaikka tuotto on tarpeeksi korkea, tämä on vain muutama tuhat kiekkoa (ehkä noin 1000?). No, jos tuotto on vähän alhainen, ehkä noin 2 000? Ei tiedetä, kuinka kauan niitä on valmistettu ja varastoitu toimitukseen marraskuussa 2021, mutta on todennäköistä, että jopa tällä hetkellä kuukausittainen tuotantotilaus on useita tuhansia (eikä yltää 3 000:een). Jos pystymme valmistamaan 2 000 kappaletta kuukaudessa, voimme valmistaa 6 000 kappaletta kolmessa kuukaudessa. Se on 1,8 miljoonaa 300 kappaletta kiekkoa kohden, mikä on melko lähellä "yli 2 miljoonan toimitusta vuoden 2022 ensimmäisen neljänneksen loppuun mennessä", mutta todellisuudessa on joitakin viallisia, joten se on hieman enemmän. 3 000 kappaletta kuukaudessa, 9 000 kappaletta / 2,7 miljoonaa sirua valmistettu 3 kuukaudessa, toimitus 2 miljoonaa kappaletta + α on realistinen luku.

Joten, 2 miljoonaa 3 kuukaudessa ei todellakaan ole tarpeeksi hyvä luku. Koska koko vuoden 2021 lukuja ei ole vielä julkaistu, vuoden 2021 kolmannen neljänneksen lukujen mukaan CCG:n (Client Computing Group) liikevaihto on 9664 miljoonaa dollaria. ASP:n absoluuttista määrää ei tietenkään julkisteta, mutta esimerkiksi Core i7-12700K ASP on 399-409 dollaria, joten jos se on 400 dollaria, vaikka kokonaissumma olisi Core i7-12700K, se ei saavuta tätä myyntiä, ellei se myy noin 24 miljoonaa yksikköä. Tietenkin, kun otetaan huomioon, että todellinen ASP ei ole niin kallis (se ei mene 200 dollarin tasolle), on välttämätöntä tuottaa massatuotantoa siruja, joiden luku on lähellä sitä, ellei 50 miljoonaa, ja Intelin tuotantomäärä. 7 on suuruusluokkaa lyhyt. TigerLakessa ja IceLake-SP:ssä käytetyn 10 nm:n SuperFinin toimintataajuutta ei kuitenkaan ole riittävästi, eikä 14 nm:iin ole nyt tarkoitus palata. Tämän seurauksena uskon, että Alder Laken Low End -luokan (Celeron to Core i3) tuotanto ulkoistettiin TSMC:lle.

Alunperin Intel 7:n tekniset tiedot ovat lähes samanlaiset kuin TSMC N7P:ssä, ja vaihtamalla N5:een alueen kokoa voidaan pienentää 45 %, virrankulutusta voidaan vähentää 20 % tai toimintataajuutta voidaan parantaa 15 %. % on tehty. Alunperin Alder Lake for Desktopissa on 6C + 0E -konfiguraatio 8P + 8E -konfiguraation lisäksi (Photo02), joka on julkaistu täällä, ja näyttää siltä, ​​​​että tämä 6C + 0E + 32EU -tuote on uskottu TSMC: lle. Lyhyesti sanottuna Core i3 tai vähemmän. Jos kaksi P-ydintä ja kaikki E-Cores poistetaan, suulakkeen koko mahtuu noin 160 neliömm:iin vaikka käytettäisiin Intel 7. Leikkauksen jälkeen siitä tulee noin 90 neliömm. Sitten lasketaan, että yhdestä 300 mm kiekosta saadaan yli 700 kappaletta, ja sirun kustannusten odotetaan pienenevän sen verran, että se maksaa, vaikka se ulkoistetaan. Lisäksi, koska hankittavien kappaleiden määrä on suuri, esimerkiksi 10 000 kappaletta kuukaudessa voidaan valmistaa 7 miljoonaa kappaletta ja 21 miljoonaa kappaletta voidaan varmistaa 3 kuukaudessa. Näyttää siltä, ​​että 14 nm sukupolven tuotteiden tilaukset peruuntuvat pian, mutta tilausten peruuttaminen ei tarkoita sitä, että toimitukset keskeytettäisiin välittömästi ja 14 nm sukupolven tuotteiden toimitukset jatkuvat vielä jonkin aikaa. Toimituksia ei ole vaikea pitää lähellä 50 miljoonaan yksikköön (ongelmana on, pystyykö TSMC:n N5 turvaamaan 10 000 yksikköä kuukaudessa?). Tämä julkaisu voi alkaa jo ensimmäisellä neljänneksellä.

Nyt seuraavana on Raptor Lake. Itse asiassa Raptor Laken koodinimi on paljastettu viime vuodesta lähtien. Se on SATA-IO:n tuoteluettelosivu, joka näytettiin selvästi ensimmäisenä (Photo03). Tämän lopussa on kaksi PCH:ta, mutta molemmat ovat "koodinimi Alder-Raptor Lake PCH-S SATA Controller", mikä viittaa siihen, että PCH on sama Alder Lakelle ja Raptor Lakelle. Sen jälkeen tietoa tuli sieltä täältä, ja Raptor Laken olemassaolo on jo varma.

Kuten aiemmin mainitsin, Raptor Laken odotetaan valmistuvan TSMC:n N3:ssa. on kaksi syytä

. Voiko Alder Lake kuitenkin korvata kokonaan Rapter Lakella? Mielestäni tämä on myös vaikeaa. Syynä on TSMC N3:n kapasiteetti. Esittelin herra Tsuyoshi Hattorin artikkelin prosessista aiemmin, mutta ennen AMD:n häirintää Inteliltä puuttui valmistuskapasiteetti kehittyneisiin prosesseihin siinä määrin, että he halusivat koko Fab18B:n kapasiteetin, jos he sitä tarvitsisivat. Tämä toteutuu vuoden 2024 jälkeen, kun Arizonassa parhaillaan rakenteilla oleva Intelin Fab aloittaa toimintansa. Meidän on luotettava TSMC:hen ainakin vuosina 2022-2023.

Minulla oli kuitenkin henkilökohtaisesti epäilyksiä N3:sta. Tämä johtuu siitä, kuten aiemmin TSMC-prosessissa selitettiin, itse N3-massatuotannon odotetaan alkavan vuoden 2022 toisella neljänneksellä, mutta muiden kuin Applen massatuotannon odotetaan siirtyvän vuoteen 2023. Pikemminkin N4 tai N4P vaikutti todennäköisemmältä. Tällaisten raporttien avulla se voi kuitenkin olla mahdollista turvata odottamatta.

Prosessi näyttää siis menevän N3:n kanssa, mutta tähän mennessä muista kokoonpanoista saamani tiedot ovat

tai jotain vastaavaa. Itse ydin näyttää olevan pohjimmiltaan sama kuin Alder Laken Golden Cove + Gracemont, vaikka työtä onkin vielä tehtävänä. Voisiko se olla parannusta? Suunnitteluryhmänä on pikemminkin paljon työtä saada Intelille suunniteltu ydin yhteensopivaksi TSMC:n N3:n kanssa.

Vaikka tietoja ei ole vahvistettu muualla, virrankulutusta voidaan vähentää jonkin verran tekemällä siitä TSMC-prosessi. Lisäksi puhutaan myös DLVR:n (Digital Linear Voltage Regulator) asentamisesta pakkauksen puolelle. Tämä on tarina, joka on kuvattu Intelin heinäkuussa 2021 hankkimassa patentissa, ja sen tarkoituksena on parantaa virransyötön tehokkuutta asentamalla FIVR (Fully Integrated Voltage Regulator) tai DLVR CPU-pakettiin. , Patentissa kuvatussa esimerkissä , kun sydämen läpi kulkee 40 A virta, on mahdollista parantaa virrankulutuksen hyötysuhdetta jopa 25 % (Kuva04). Asennetaanko tämä Raptor Lakeen? Siitä minä puhun.

Tämä patentti tarkoittaa kuitenkin sitä, että kun kuorma on keskitasoa, sydämen alun perin tarvitseman jännitteen ja todellisuudessa syötettävän jännitteen välillä on ristiriita, ja tämä korjataan sirulla olevalla jännitesäätimellä. Se on tarina turhan jännitteen nousun estämisestä peittämällä. Syy yhteensopimattomuuteen on se, että PMIC (Power Management IC) on paketin ulkopuolella, ja kestää jonkin aikaa pyynnön lähettäminen CPU-ytimestä ja jännitteen muuttaminen kuormituksen mukaan. Siksi CPU-puoli pyytää aina hieman vaadittua jännitettä korkeampaa jännitettä, ja vaikka jännitettä pitäisi äkillisesti nostaa, pyyntö lähetetään PMIC:lle ja marginaali ansaitaan, kunnes se heijastuu. , Asettamalla sekunti pakkauksessa olevan jännitesäätimen avulla on mahdollista syöttää nopeasti jännite, joka on lähellä vaadittua jännitettä, jolloin ei tarvitse tuhlaasti pyytää korkeampaa jännitettä. Tämän seurauksena hävikki pienenee ja virrankulutusta voidaan vähentää jopa 25 %. Tämä on kuitenkin tehokasta keskisuuressa kuormituksessa, jossa esiintyy jännitevaihteluja, mutta kun se on täysin ajettu, jännitteen muutosta tai epäröintiä ei tapahdu ja jännite on aina maksimiasetuksessa, joten esim. Photo04 70A, voidaan nähdä, että parannusaste on 0. Siinä mielessä se on hyödyllinen mobiililaitteille, ja T SKU:t voivat arvostaa sitä työpöydällä, mutta se ei alenna täysin virransaavien K SKU:iden TDP:tä (tai pikemminkin PL1:tä tai PL2:ta).

Alun perin Intel integroi FIVR:n prosessoripakettiin Haswell-sukupolvessa ja poisti sen Skylake-sukupolvesta. Tämä johtuu siitä, että sirulla oleva FIVR pystyy käsittelemään suurta tehoa tehokkaasti, mutta se on vähemmän tehokas pienellä teholla (lähinnä induktanssipaketin rajoitusten vuoksi). AMD ottaa tämän huomioon ja ottaa käyttöön LDO-säätimen, ja on hieman mielenkiintoista, että näiden kahden yrityksen vastaukset ovat hämmästyttävän erilaisia.

Palataan tarinaan, on hieman mysteeri, onko tämä DLVR todella asennettu Raptor Lakeen. En olisi yllättynyt, jos he ottaisivat sen käyttöön, mutta aikovatko he tehdä tämän Raptor Laken kanssa, joka käyttää TSMC:n prosessia? Se on melkoinen mysteeri, ja minusta tuntuu, että aion tehdä sen seuraavassa Meteor Lakessa.

Viimeinen on Meteor Lake, mutta konkreettista tarinaa ei vielä ole. Vaikka esimerkiksi dekooderi oli nimeltään Peak 6 käskyt / jakso, Sustainedilla oli 5 käskyä / jakso, mutta odotan parannuksia, kuten Decode-ohjeiden määrän Sustainedissa kasvavan hieman ja välimuistin latenssin pienenevän. näyttää siltä, ​​että se olisi hyvä. Lisäksi tässä sukupolvessa se on täydellinen moduulikokoonpano, ja CPU Die, I / O Die ja GPU Die pakataan Foverosin kanssa.

Tämän Intel 4 -paketin julkistamishetkellä diassa se piirrettiin kolmen dian tavoin, CPU, PCH ja GPU, mutta todellisuudessa se on CPU Tile, SoC Tile ja GT Tile, kuten kuvassa näkyy. Kuva 1 Lisäksi näyttää olevan IOE-levy, joka sisältää PCIe- ja Thunderbolt-ohjaimet.

Vaikka kuva 1 koskee mobiilia, IOE-ruutu voidaan jättää pois työpöydältä. Kirjoittajana ajattelin, että CPU Tile olisi erillinen, esimerkiksi P-Core Tile ja E-Core Tile, mutta näyttää siltä, ​​että sitä ei jaeta siinä määrin.

Lisäksi SoC Tilen osalta on huhuttu, että GNA poistetaan tästä Meteor Lake -sukupolvesta ja sen sijaan mukana tulee Intelin hankkima Movidiuksen tekoälyydin. Vaikka Intel GNA:ssa on korkea suorituskyky/virrankulutussuhde, absoluuttinen prosessointisuorituskyky on melko alhainen, joten kuulemme usein, että suorituskyky on riittämätön, vaikka yrität käyttää sitä Intelin OpenVINO:n kautta. No, on myös tarina, että OpenVINOa käyttävät sovellukset eivät sovellu GNA: lle. Olen ehkä päättänyt vaihtaa.

Nyt tämä Meteor Lake itsessään on pakattu Foveroihin. Intelin 11. joulukuuta 2021 julkaiseman julkaisun "Intel Breakthroughs Propel Moore's Law Beyond 2025" videota katsottuna esimerkkinä Foveroksen (Photo05) käytöstä on Meteor Lake, ja niitä on monia muita. Sanotaan, että se on mahdollista. yhdistää erikokoisia laattoja (Kuva06) ja erikokoisia laattoja (Kuva07). Meteor Lake on konservatiivinen kokoonpano, joka ottaa huomioon turvatoimenpiteet, koska se on ensimmäinen kuluttajille tarkoitettu Tile-konfiguraatiolla varustettu prosessorien sukupolvi, ja Tile-kokoonpano saattaa olla Meteor Laken jälkeen.

Kuten Prosessissa mainittiin, tämä Meteor Lake on Intel 4. Kuitenkin, jos kyseessä on Multi-Tile, "Kumpi on Intel 4:n valmistama?" Esimerkiksi CPU Tile ja GPU Tile voivat olla Intel 4 ja SoC Tile ja IOE Tile voivat olla Intel 7. Meidän on odotettava hieman kauemmin saadaksemme lisätietoja tästä.