Diagram Prosesor Chip Intel Lakefield: Core Satu (Sunny Cove) dan Core Empat Atom (Tremont)



Sepuluh tahun yang lalu, ARM memperkenalkan arsitektur heterogen untuk prosesor big.LITTLE multi-coredengancore yang berbeda : beberapa memiliki kinerja tinggi dan yang lain hemat energi. Sistem hybrid ini secara signifikan mengurangi konsumsi daya CPU saat aplikasi berjalan di latar belakang (yaitu, hampir selalu). Hasilnya adalah peningkatan waktu operasi perangkat.



Pada 2019, arsitektur heterogen akhirnya digunakan oleh Intel untuk pertama kalinya dalam prosesor x86. Pada tahun 2020, dua prosesor Lakefield dengan konfigurasi 1 + 4 (satu Core dan empat Core Atom) akan memasuki pasar, tulis AnandTech.

Prosesor Lakefield

CPU

Tolak ukur

Prosesor itu sendiri belum muncul di domain publik, sehingga tetap hanya fokus pada tolok ukur dari Intel. Perusahaan hanya memberikan dua perbandingan: dengan Amber Lake-Y, yaitu 5W i7-8500Y, dan i5-L16G7 dengan sendirinya dalam mode 1 + 4 dan 0 + 4 (sebenarnya, perbandingan dengan desain Atom quad-core).



Pada poin pertama dibandingkan dengan Amber Lake-Y:

• + 12% SPEC2006 kinerja ulir tunggal (3,0 GHz untuk Lakefield vs 4,2 GHz untuk Amber Lake-Y)
• + 70% kinerja grafis 3DMark11 versus HD615 (24 EU, Gen 9.5 @ 1.05 GHz, LPDDR3-1866 2x4 GB) vs. HD (64 EU, Gen11 @ 500 MHz, LPDDR4X-4267 2x4 GB)
• + 24% efisiensi energi per watt di WebXPRT 3
• + 100% AI dimuat pada grafik, paket ResNet50 128 pada OpenVINO

Mode 1 + 4 dibandingkan dengan 0 + 4 memberikan peningkatan 33% dalam kinerja web dan + 17% dalam efisiensi energi. Pada dasarnya, untuk sebagian besar tugas, Lakefield akan berjalan seperti Atom quad-core.





Pabrik menguji daya tahan prosesor Intel Lakefield. Foto: AnandTech



Mengapa prosesor membutuhkan inti "besar"? Diperlukan untuk menangani interupsi prioritas tertinggi ketika diperlukan untuk memberikan latensi minimum: menekan layar, mengetik pada keyboard, dan sejenisnya. Ini menjamin daya tanggap perangkat bahkan pada saat beban maksimum keempat core lainnya.

Bagaimana CPU heterogen bekerja

Lakefield menggabungkan satu Core besar dan empat Core Atom kecil dalam satu chip. Dalam ulasan umum, prosesor x86 ini dapat disebut "lima inti" dan biasanya ditulis sebagai 1 + 4.





Ukuran Prosesor 12 * 12mm



Tujuan Intel adalah untuk menggabungkan keunggulan inti Atom hemat energi dengan Core yang lebih haus daya tetapi lebih haus daya. Hasilnya adalah prosesor antara antara "semua Atom" 0 + 4 dan "semua Core" 4 + 0 desain.



Cara termudah untuk membandingkan Lakefield adalah dengan prosesor Atom quad-core yang lebih lama, yang menambahkan inti besar. Sekelompok empat inti Atom yang lebih kecil menangani beban kerja bersamaan yang besar, sementara inti yang besar merespons ketika pengguna memuat aplikasi atau mengetuk layar, atau menggulir melalui browser.



Arsitektur hybrid sudah digunakan dalam prosesor ARM dan bahkan dalam sistem operasi Windows seperti prosesor Qualcomm Snapdragon di laptop seperti Lenovo Yoga (desain 4 + 4). Qualcomm telah bekerja banyak dengan Microsoft untuk mengembangkan penjadwal yang sesuai yang dapat mengelola beban kerja antara desain inti prosesor yang berbeda.





Visualisasi desain berbagai arsitektur CPU heterogen (tanpa skala)



Perbedaan utama antara Qualcomm dan Intel adalah pada dukungan perangkat lunak: Prosesor Qualcomm menjalankan instruksi ARM, sedangkan prosesor Intel menjalankan instruksi x86. Sebagian besar program Windows dibuat untuk instruksi x86, yang membatasi kinerja Qualcomm di pasar laptop tradisional. Desain Qualcomm sebenarnya memungkinkan untuk "streaming x86," tetapi cakupannya terbatas dan ada penalti performa. Namun, pekerjaan ke arah ini terus berlanjut.

Tata letak Foveros 3D

Seluruh rangkaian mikro ditempatkan dalam kasing 12 * 12 mm ² , sehingga silikon sebenarnya jauh lebih kecil dalam ukuran: area sirkuit mikro bawah adalah 92 mm ² , dan bagian atas adalah 82 mm ^2.



Desain umum CPU dengan tata letak tiga dimensi Foveros ditunjukkan pada diagram di atas. Seperti yang Anda lihat, rangkaian mikro komputer utama terletak di bagian atas, dan bagian dasar terletak di bawah.







Lapisan 13 bagian atas diproduksi menggunakan teknologi proses 10 nm, dan lapisan 10 lapisan bawah diproduksi menggunakan teknologi proses 22 FFL.

Menghitung sirkuit mikro

Seperti ditunjukkan dalam tabel, sirkuit mikro berbeda satu sama lain dan diproduksi menggunakan teknologi proses yang berbeda.







Grafik Gen 11 menempati 37% area, konfigurasinya sama seperti pada prosesor Ice Lake. Di atas adalah inti dari Sunny Cove, seperti Danau Es. Insinyur Intel mengatakan bahwa mereka secara fisik menghapus register AVX-512 dari chip, meskipun mereka terlihat di foto.



Di bawah ini adalah empat inti Tremont Atom, kira-kira seukuran satu inti Sunny Cove.



Komputasi konten chip:

• 1 x Sunny Cove core dengan cache L2 512KiB
• 4 x Tremont Atom core, 1536 KiB L2 cache all
• 4 MB cache tingkat terakhir
• Uncore dan dering interkoneksi
• 64 unit komputasi grafik Gen11
• Mesin grafis Gen11, 2 x DP 1.4, 2x DPHY 1.2,
• Inti media Gen11 mendukung video 4K pada 60 fps dan 8K pada 30 fps
• Image Processing Unit (IPU) v5.5, mendukung hingga enam kamera 16MP
• JTAG, Debug, SVID, P-Unit, dll.
• Pengontrol memori LPDDR4X-4267

Catu daya dan desain titik sinyal TSV (melalui silikon vias)

Chip Dasar

Foto chip dasar bawah Chip



dasar jauh lebih sederhana dan diproduksi menggunakan teknologi proses 22FFL, yang merupakan versi optimal dari teknologi proses 14-nanometer dengan pembatasan yang lebih ketat, sehingga Intel dapat memproduksi chip ini tanpa masalah dalam jumlah berapa pun, hampir tanpa memo. Kesulitan utama adalah koneksi mati-ke-mati antara dua sirkuit mikro. Isi





Chip Base Interkoneksi mati-ke-mati (FDI)







:

• Codec audio
• USB 2.0, USB 3.2 Gen x
• UFS 3.x
• PCIe Gen 3.0
• Sentuh hub untuk selalu aktif
• I3C, SDIO, CSE, SPI / I2C

Laptop dan tablet pertama

Sejumlah laptop dan tablet Lakefield sudah diproduksi. Di antara perangkat-perangkat awal ...



Galaxy Book S (juga tersedia pada prosesor Qualcomm Snapdragon 8cx dengan spesifikasi serupa), yang akan keluar pada bulan Juli 2020,







laptop tablet Lenovo ThinkPad X1 Lipat dengan label harga $ 2.499 untuk versi 1TB







dan tablet Microsoft Surface Book Neo, akan lebih dekat ke musim dingin.

Lakefield masa depan

Bahkan jika versi Lakefield ini tidak berkinerja baik dalam tolok ukur, ini merupakan langkah besar bagi Intel. Desain hibrida dan ikatan multi-lapisan antara media ditampilkan dalam roadmap pengembangan Intel. Itu semua tergantung pada seberapa banyak Intel mau bereksperimen dan seberapa baik ia dapat mengimplementasikan ide-ide teknik. Ada diskusi bahwa Intel mungkin mempertimbangkan desain prosesor 8 + 8 hybrid di masa depan. Tidak ada yang diketahui tentang ini, tetapi Ponte Vecchio dengan dukungan multi-layer pasti dijadwalkan untuk akhir 2021.





Ukuran motherboard Lakefield (30 * 123mm) dibandingkan dengan motherboard generasi sebelumnya



Mungkin beberapa prosesor Intel inovatif akan dirilis bukan untuk komputer desktop, tetapi, misalnya, untuk mobil atau jaringan 5G. Lakefield pada dasarnya adalah CPU berkinerja relatif rendah yang akan dipasang di laptop dan tablet, seperti prosesor Atom. Dapat dikatakan sebelumnya bahwa tidak akan mudah untuk bersaing di segmen ini, terutama dengan prosesor mobile AMD dan prosesor ARM seperti Snapdragon. Tetapi semakin banyak kompetisi, semakin baik pembeli.