英特爾在下一代Meteor/Arrow/Lunar Lake芯片設計上搭起了積木
早些時候,英特爾在Hot Chips 34 大會期間,介紹了與下一代CPU 有關的一些關鍵細節。可知14 代Meteor Lake、15 代Arrow Lake 和16 代Lunar Lake 將採用的3D Foveros 封裝技術,很有樂高積木的風格。
(via WCCFTech)
據悉,Foveros 是一種先進的芯片間封裝技術,並且細分為三種。
● 首先是適用於量產的Foveros 標准設計,其凸點間距在50-25 μm,密度> 400-1600/m㎡,功率0.156 pJ/bit 。
● 其次是Foveros Omni 設計,其旨在匹配連接基礎芯片複合體中的瓦片,提供高達EMIB 四倍的互連凸點密度—— 凸點間距25 μm、密度1600 / m㎡、功率< 0.15 pJ/bit 。
● 然後是Foveros Direct 設計,其提供16 倍互連密度,具有更低延遲、更高帶寬、以及更低的功率/ 裸片要求—— 凸點間距< 10 μm、密度 > 10000 m㎡、功率< 0.05 pJ/bit 。
在12 代Alder Lake 與13 代Raptor Lake CPU 率先採用了混合式核心架構設計之後,英特爾還計劃利用3D Foveros 封裝迎接多芯片時代。
14 代Meteor Lake、15 代Meteor Lake 和16 代Lunar Lake CPU 的亮點有:
● Intel 下一代3D 客戶端平台;
● 具有CPU、GPU、SOC 和IO 塊的分解式結構;
● 採用Foveros 互連的Meteor / Arrow Lake 基礎塊;
● 擁抱開放式的UCIe 通用小芯片互連生態系統。
先聊聊Meteor Lake,該公司展示了一種全新的芯片佈局,讓我們更好地了解了具有各種IP 塊的小芯片,主要拆分為CPU、圖形塊、片上系統、以及IOE 塊。
其中主CPU 塊將採用Intel 4(7nm EUV)工藝節點,而SoC 與IOE 小芯片採用了台積電6nm 工藝(N6)製造。
英特爾宣稱Meteor Lake 是其邁入小芯片生態的第一步,但據業內人士所述,情況並非如此,稱Meteor Lake 的tGPU 一直定的台積電5nm(N5)設計。
計算圖塊可在各種核心數量、世代、節點與緩存之間完全擴展,且英特爾不僅能夠在Foveros 3D 封裝CPU(如Meteor Lake)中混搭不同核心架構、還可向上或向下擴展至不同節點。
圖形塊也是如此,英特爾可根據不同的核心、節點和緩存規模進行縮放。圖表中的tGPU 從4~12 個Xe 內核(64~192 EU)不等,但同一照片似乎也展示了8 Xe / 128 EU 的版本。
片上系統塊亦可根據SKU 放大或縮小,主要模塊是低功耗IP(特指VPU)、SRAM、IO 和可擴展電壓設計。最後是I/O 擴展塊,其在通道數量、帶寬、協議和速率等方面,都是完全可擴展的。
接著,英特爾展示瞭如何將各IP 塊排列到一起。金屬化的頂背,也是Foveros 無源芯片所在的位置,正下方就是上述各個小芯片塊。
這些瓦片之間通過36 μm 間距(芯片-芯片)互連方案,與基礎塊實現連接。Base Tile 帶有大電容,輔以IO / 供電/ D2D 路徑的金屬層。
每個金屬層都是模塊化的設計,帶有用於邏輯/ 存儲器的有源矽片。頂部和底部具有用於頂/ 底層互連的封裝凸點。
示例中的移動芯片,採用了6P+8E 的混合式架構設計。另有CPU / IOE 塊,且通向SOC 塊的圖形塊之間有兩個Die-To-Die 連接。
作為Foveros 3D 封裝的一部分,英特爾表示在主小芯片頂部有一個無源中介層,其基於英特爾自家的22nm(FFL)工藝製造。
現階段它並沒有被分配任何用途,Meteor Lake CPU 也暫時用不到EMIB 技術。但該公司計劃在未來使用更先進的封裝技術,並將之換成有源小芯片。
Foveros 芯片互連(FDI)的技術特點如下:
● 低壓CMOS 接口;
● 高帶寬、低延遲;
● 支持同步與異步信令;
● 低面積開銷;
● 2 GHz 主頻下的操作功耗在0.15-0.3 pJ/bit 左右。
CPU 與SOC 之間的互連,具有大約2K(2×IDI)的主帶寬,圖形與SOC 塊也具有大約2K(2×iCXL)的互連主帶寬,而SOC 和IOE 塊則在1K(IOSF,4×DisplayPort)左右。
不過Meteor Lake CPU 的另一關鍵改進,就是提升了最大睿頻性能。得益於Intel 4 工藝的協同優化,其有望帶來較Alder Lake CPU 更高的睿頻潛力,且Base Tile 的總電流達到了500 。
I/O 能力方面,英特爾搬出了Haswell 來比較。成本方面,隨著新一代晶圓成本的迭代上漲,開發單芯片將變得更加不換算。
若英特爾堅持按老方法造新芯片,其實也不是不可以。畢竟新製程節點不是擺設,只是難以將成本壓低到合理水平。
該公司稱,與單片式芯片製造方案相比,Meteor Lake 等分解式設計可提供更高的晶體管性能,以及跨各種工藝節點的更好IP 刷新速度和更高能效。
英特爾透露,其Meteor Lake SKU 的功耗設計從<10W 到>100W 不等,但採用小芯片設計的CPU 性能仍與單片式設計相當。
此外該公司稱,14 代Meteor Lake / 15 代Arrow Lake CPU,確實正在走向桌面和移動平台。
按照計劃,英特爾計劃在2023 / 2024 年發布Meteor / Arrow Lake CPU,且兩者都採用下一代LGA 1851 插槽。
至於16 代Lunar Lake CPU,據說該系列最初瞄向15W 低功耗移動CPU 細分市場,但鑑於距離正式上市還有幾年時間,我們仍不能排除未來有生變的可能。
最後,這並不是我們首次看到英特爾在移動/ 部分桌面SKU 之間劃出明確界限。除了歷史上的Broadwell,近些年的Ice Lake / Tiger Lake 系列也是如此。