技術(shù)力井噴！深度解析英特爾11代酷睿處理器

　　接下來，就讓我們通過本篇文章，一起走進(jìn)Tiger Lake的世界。

　　首先要明確的是，現(xiàn)階段發(fā)布的Tiger Lake處理器為Tiger Lake-U系列，即適用于輕薄型筆記本電腦的低功耗處理器。桌面級(jí)與標(biāo)壓H系列處理器將陸續(xù)在明年推出。

　　接下來我們看看Tiger Lake處理器的全新特性，其中包括：

　　·全新設(shè)計(jì)的Willow Cove微架構(gòu)·全新的Intel Iris Xe銳炬核顯·全新的AI功能·全新的媒體和顯示引擎·全新的硬件強(qiáng)化安全特性·整合了Thunderbolt 4·整合了全新的PCIe 4.0接口

　　除了這些顯著的新特性之外，英特爾Tiger Lake處理器還支持Wi-Fi 6無線網(wǎng)絡(luò)，支持7-28W寬幅熱設(shè)計(jì)功耗調(diào)節(jié)等特性。具體如下：

　　在首發(fā)序列中，英特爾為用戶帶來了包括酷睿i3、酷睿i5、酷睿i7在內(nèi)的9款不同型號(hào)處理器。其中，英特爾酷睿i7-1185G7處理器達(dá)到了4.8GHz單核睿頻能力，接近標(biāo)壓與桌面級(jí)處理器睿頻能力。

　　在了解了英特爾11代酷�；�本信息之后，接下來我們從架構(gòu)、技術(shù)、AI、性能四個(gè)層面，為大家詳細(xì)解讀英特爾11代酷睿處理器的特性。

　　·更加全能的架構(gòu)單元

　　上一代Ice Lake處理器采用了Sunny Cove微架構(gòu)，而全新的Tiger Lake則采用了在Sunny Cove微架構(gòu)上進(jìn)一步優(yōu)化的Willow Cove微架構(gòu)，這使得Tiger Lake處理器在4核8線程基礎(chǔ)之上，最高做到了4.8GHz單核睿頻，同時(shí)其整體功耗能夠控制在7-15W和12-28W之間，給OEM留下了極大的可控空間。

　　我們都知道，Ice Lake的軟肋在于主頻和睿頻頻率都比較低，這直接影響了Ice Lake CPU部分的性能釋放，而Tiger Lake通過優(yōu)化微架構(gòu)來提升睿頻能力，并使之看齊標(biāo)壓處理器，可見英特爾對(duì)Ice Lake的短板認(rèn)知還是非常明確的。Tiger Lake一舉彌補(bǔ)了這一不足。

　　為了提升整體性能，Tiger Lake的總線從基本結(jié)構(gòu)上實(shí)現(xiàn)了帶寬提升，有效降低延遲。并且采用了全新的內(nèi)存控制器，支持LP4/x-4266和DDR4-3200規(guī)格的內(nèi)存，最大容量分別可支持32GB和64GB，進(jìn)一步消除內(nèi)存瓶頸。

　　圖形方面我們會(huì)在后面的文章中單獨(dú)介紹，全新的Intel Iris Xe核顯最高達(dá)到96個(gè)EU單元，并且支持全新的Intel DL Boost：DP4a人工智能加速指令。

　　基于全新的顯示引擎，Tiger Lake可支持4個(gè)4K顯示器或1個(gè)8K顯示器輸出，全新的編碼引擎可支持4K60fps 10-bit和8K30fps 10-bit視頻編碼。此外，Tiger Lake還整合了全新的IPU6圖像處理引擎，可實(shí)現(xiàn)4K90fps視頻的流暢播放。

　　而為了改善功耗和性能，英特爾還為Tiger Lake打造了全新的GNA 2.0神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)加速器，這也是Tiger Lake平臺(tái)三大AI智能引擎之一。

　　全新的英特爾第11代酷睿處理器提供了兩種不同規(guī)格的封裝。

　　可以看到，左側(cè)較大的封裝對(duì)應(yīng)12-28W TDP高性能處理器，主要應(yīng)用于主流的輕薄型筆記本電腦、雅典娜計(jì)劃產(chǎn)品之中;右側(cè)較小的封裝規(guī)格對(duì)應(yīng)7-15W低功耗處理器，可以實(shí)現(xiàn)無風(fēng)扇設(shè)計(jì)。

　　綜合來看，Tiger Lake SoC支持可使電腦隨時(shí)處于低功耗待機(jī)/喚醒狀態(tài)的Modern Standby功能;擁有Audio DSP芯片，支持待機(jī)狀態(tài)下的低功耗語音喚醒，使電腦隨時(shí)處于低功耗待命狀態(tài);它擁有全新的GNA 2.0神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)加速器，支持DP4a指令，使其AI性能提升高達(dá)5倍;支持超分辨率技術(shù);支持高性能AV1解碼;支持AVX2指令集以及Intel DL Boost深度學(xué)習(xí)加速功能;支持IPU 6高質(zhì)量圖像處理引擎。

　　七大底層特性使得Tiger Lake處理器在矢量、標(biāo)量、圖形計(jì)算、視頻流媒體編解碼、人工智能加速等方面有著更為全面的表現(xiàn)，這也是英特爾為第二代10nm制程產(chǎn)品交出的一份近乎完美的答卷。讓我們對(duì)于后續(xù)的Tiger Lake-S、Tiger Lake-H有了更多期待!

　　·性能與功能兼?zhèn)涞腦e LP核顯

　　持續(xù)關(guān)注PC行業(yè)的朋友，對(duì)于英特爾Xe架構(gòu)可以說是一種又熟悉、又陌生的感覺。因?yàn)樵赥iger Lake發(fā)布之前，英特爾已經(jīng)多次在各種場(chǎng)合談及Xe架構(gòu)的基礎(chǔ)技術(shù)特性。

　　首先需要明確的是，英特爾將Xe GPU劃分為三個(gè)檔次：

　　1.Xe LP(低功耗)：用于核顯、入門級(jí)獨(dú)顯，標(biāo)準(zhǔn)TDP 5-20W，最高可擴(kuò)展到50W。

　　2.Xe HP(高性能)：用于主流和發(fā)燒消費(fèi)市場(chǎng)、數(shù)據(jù)中心和AI領(lǐng)域，標(biāo)準(zhǔn)功耗75-250W。

　　3.Xe HPC(高性能計(jì)算)：用于超級(jí)計(jì)算機(jī)等，目前還沒有披露太多詳細(xì)參數(shù)。

　　可以看到，由圖形架構(gòu)大神Raja Koduri掌舵打造的Xe架構(gòu)具有很高的可擴(kuò)展性，通吃入門到發(fā)燒，普通PC到超級(jí)計(jì)算機(jī)平臺(tái)的通用圖形架構(gòu)。

　　隨Tiger Lake而來的，也就是Intel Iris Xe核顯，正是Xe LP級(jí)別的顯卡。其最高執(zhí)行單元達(dá)到96個(gè)，核心頻率達(dá)到1.35GHz，能夠在1080P 60fps下運(yùn)行《英雄聯(lián)盟》、《CS:GO》等游戲;且能夠在1080P 30fps下運(yùn)行《戰(zhàn)地5》、《絕地求生》等高畫質(zhì)游戲。整體性能相比上一代Ice Lake搭載的Iris Plus核顯提升2倍，執(zhí)行單元數(shù)量從64個(gè)提升到96個(gè)，核心頻率從1.1GHz提升到1.35GHz，L3達(dá)到3.8MB，性能相比AMD Ryzen 7 4800U搭載的集顯提升1.5倍。

　　英特爾Xe核顯優(yōu)化了EU單元，使用8位淺層矢量來達(dá)到浮點(diǎn)單元的資源利用，這是Iris Xe核顯性能大幅提升的底層原因。

　　從Tiger Lake的SoC構(gòu)成來看，Xe圖形架構(gòu)中的顯示引擎和媒體引擎，是英特爾11代酷睿在創(chuàng)意設(shè)計(jì)、視頻編解碼、4K/8K視頻顯示方面最為重要的武器。如顯示引擎，除了提供支持4個(gè)4K和1個(gè)8K顯示器輸出之外，還原生支持HDR10、杜比視界、360Hz刷新率以及Adaptive Sync技術(shù)。

　　媒體引擎則使Tiger Lake處理器支持AV1硬件解碼、12bit端到端高速視頻管線。賦予了Tiger Lake處理器更加強(qiáng)大的媒體功能。

　　此外值得一提的是，除了在架構(gòu)上下功夫之外，英特爾還格外注重驅(qū)動(dòng)和軟件層面的優(yōu)化，徹底重構(gòu)了DX11驅(qū)動(dòng)，使負(fù)載變得更低。同時(shí)還支持游戲銳化、配置優(yōu)化、即時(shí)游戲調(diào)校，因此使得Intel Iris Xe核顯達(dá)到了與MX350獨(dú)顯相媲美的圖形性能。

　　總體來看，Xe LP核顯從基本規(guī)格上相較Gen 11核顯提升明顯。除上述特性之外，它還具備高效線程控制特性，支持VRS可變著色率，每時(shí)鐘周期最多處理24個(gè)像素、48個(gè)紋理。FP16、FP32浮點(diǎn)性能提升幅度達(dá)到84%，并且首次引入INT8整數(shù)處理能力，性能達(dá)到8.29TOPS。

　　·SuperFin晶體管技術(shù)助力性能釋放

　　Tiger Lake之所以能夠有效的整合Willow Cove微架構(gòu)和Xe LP核顯，以及眾多IO單元，最為重要的底層技術(shù)就在于全新的10nm SuperFin晶體管技術(shù)。

　　簡(jiǎn)單而言，SuperFin技術(shù)從底層晶體管設(shè)計(jì)上實(shí)現(xiàn)了進(jìn)一步優(yōu)化，不僅重新設(shè)計(jì)了晶體管，而且重新設(shè)計(jì)了金屬堆棧。

　　首先，英特爾通過添加全新的高性能晶體管，以及改善的柵極工藝來提升驅(qū)動(dòng)電流，使電荷具有更高的移動(dòng)性，并降低了源漏電阻，實(shí)現(xiàn)了更低的電容。

　　英特爾在高頻敏感IP中使用這一全新的晶體管技術(shù)，如處理器內(nèi)核，高速總線和內(nèi)存子系統(tǒng)，同時(shí)還在非高頻率關(guān)鍵IP中，如Type-C和PCIe中，使用現(xiàn)有高閥值電壓晶體管，從而使其變得更加高效。這些技術(shù)使得晶體管的運(yùn)行速度得到提升，同時(shí)降低泄漏，進(jìn)而降低這些晶體管的運(yùn)行電壓。

　　其次，在改善金屬堆棧方面，英特爾的工程師大幅改善了中低層電阻，并大量使用導(dǎo)通孔。同時(shí)，在晶體管頂層還增加了2層額外的高性能層，以使其達(dá)到更高的峰值頻率。此外，通過提升MIM電容器能力，Tiger Lake處理器可以勝任更高負(fù)載的任務(wù)，提供快速而穩(wěn)定的供電響應(yīng)。

　　因此，Tiger Lake處理器能夠釋放出比前代產(chǎn)品更強(qiáng)的CPU和GPU性能，根本原因就在于全新的SuperFin晶體管技術(shù)帶來了卓越的底層優(yōu)化。

　　·三大AI技術(shù)加持使Tiger Lake更全能

　　對(duì)于英特爾而言，人工智能技術(shù)與電腦的結(jié)合是未來推動(dòng)PC產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重要方向之一。而從處理器底層去支持AI技術(shù)，則是最為有效的做法。因此，英特爾為Tiger Lake帶來了包括Intel DL Boost：VNNI，Intel DL Boost：DP4a，Intel Gaussian&Neural Accelerator三大AI加速器。

　　很多人對(duì)于AI在PC上應(yīng)用的意義并沒有概念。其實(shí)簡(jiǎn)單來說，AI技術(shù)能夠幫助PC更加智能的調(diào)控性能、延長(zhǎng)續(xù)航，也能夠在實(shí)際應(yīng)用中幫助用戶簡(jiǎn)單、快速的完成相關(guān)任務(wù)。

　　首先來看本次最為引人關(guān)注的Intel DL Boost：DP4a

　　Intel DL Boost：DP4a是Xe核顯的標(biāo)志性指令之一。它使用32位元累積來計(jì)算，一個(gè)4位淺層矢量點(diǎn)積，從而加快了8位元整數(shù)推斷。這種強(qiáng)大的4元素矢量點(diǎn)積擴(kuò)展，經(jīng)過優(yōu)化之后加速了用于人工智能的推斷，并且在深度學(xué)習(xí)中也有所應(yīng)用。

　　Intel DL Boost：VNNI并非首次出現(xiàn)在酷睿平臺(tái)之上。英特爾在Tiger Lake上繼續(xù)沿用了這一技術(shù)。VNNI為處理器提供了卓越的人工智能性能或矢量神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)指令，可以加速基于卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的算法。它把此前的三個(gè)獨(dú)立指令，也就是一個(gè)矢量相乘和兩個(gè)矢量相加，整合成一個(gè)矢量點(diǎn)積指令，從而提供比競(jìng)品高1.7倍的性能。

　　Intel Gaussian&Neural Accelerator，即GNA2.0，是英特爾打造的低功耗人工智能加速器。它專門針對(duì)工作流負(fù)載進(jìn)行了優(yōu)化，比如在聽寫、翻譯或是動(dòng)態(tài)降噪方面，能夠幫助用戶提升體驗(yàn)。如視頻會(huì)議過程中的背景消噪，就是其典型應(yīng)用場(chǎng)景。

　　此外，GNA2.0最大的特性在于它是一個(gè)獨(dú)立的IP區(qū)塊，因此能夠在CPU或GPU忙于執(zhí)行其它工作負(fù)載時(shí)而正常工作，并且能夠以更省電、更低功耗的狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)每毫瓦每秒10億次運(yùn)算。而其峰值運(yùn)算能力可達(dá)到每秒380億次!

　　通過把正確的人工智能工作流工作負(fù)載交付給GNA處理，就可以進(jìn)一步緩解CPU的計(jì)算負(fù)荷，這是GNA技術(shù)最大的價(jià)值所在。

　　·各項(xiàng)性能測(cè)試勝過AMD銳龍4000U

　　無論是基礎(chǔ)架構(gòu)、先進(jìn)的晶體管技術(shù)，還是AI技術(shù)、圖形性能，最為直觀的體現(xiàn)還是要在實(shí)際應(yīng)用中見真章。文章的最后，讓我們來看看英特爾Tiger Lake處理器的官方測(cè)試結(jié)論。

　　首先在SYSmark 25、3DMark FS模式、MLPerf對(duì)應(yīng)的CPU、GPU以及AI性能測(cè)試中，英特爾酷睿i7-1185G7處理器相比AMD Ryzen 7 4800U處理器來說，CPU和GPU性能分別高出28%、67%，AI性能是后者的4倍。

　　在具體應(yīng)用中，如Premiere、Photoshop、Lightroom等，英特爾酷睿i7-1185G7對(duì)比AMD Ryzen 7 4800U也分別高出2倍、2.7倍以及1.6倍，具體測(cè)試項(xiàng)目可以參看上圖。

　　在視頻編輯任務(wù)中，英特爾酷睿i7-1185G7完成全部工作負(fù)載的時(shí)間比AMD Ryzen 7 4800U快2倍。

　　在基于AI技術(shù)的照片處理任務(wù)中，英特爾酷睿i7-1185G7比AMD Ryzen 7 4800U總體快2.7倍。

　　得益于Intel Iris Xe核顯加持，英特爾11代酷睿擁有更加出色的游戲性能，能夠流暢運(yùn)行《全面戰(zhàn)爭(zhēng)：特洛伊》、《戰(zhàn)地5》、《PUBG》等畫質(zhì)級(jí)大作。

　　此外，英特爾還測(cè)試了Tiger Lake處理器在諸多主流游戲中的幀數(shù)表現(xiàn)，其中，《火箭聯(lián)盟》、《DOTA 2》、《CS:GO》等游戲幀數(shù)突破100fps。

　　相對(duì)于AMD Ryzen 7 4800U而言，全新的英特爾11代酷睿處理器在游戲性能方面也實(shí)現(xiàn)了全面超越，具體測(cè)試結(jié)果如下：

　　而從與MX350獨(dú)顯的測(cè)試對(duì)比中可以看出，目前Tiger Lake所搭載的Xe LP核顯已經(jīng)達(dá)到了與其持平的性能狀態(tài)。

　　此外，英特爾還對(duì)比了酷睿i7-1185G7和AMD Ryzen 7 4800U處理器在插電和不插電狀態(tài)下的性能損耗情況。由下圖可見，酷睿i7-1185G7處理器不插電性能損耗僅為5%，而Ryzen 7 4800U不插電性能損耗高達(dá)38%。

　　在各類Benchmark軟件測(cè)試中，英特爾11代酷睿處理器也全面領(lǐng)先AMD Ryzen 4000U處理器。

　　·結(jié)語

　　時(shí)下，PC行業(yè)競(jìng)爭(zhēng)加劇已經(jīng)是不爭(zhēng)的事實(shí)。隨著AMD崛起，英特爾感受到了更加緊迫的競(jìng)爭(zhēng)壓力。這也可能是我們?cè)赥iger Lake上看到如此多新技術(shù)、新特性的重要原因之一。

　　目前，基于英特爾11代酷睿的產(chǎn)品還未正式上市，不過從官方數(shù)據(jù)來看，Tiger Lake算是交出了一份令人滿意的答卷，其性能優(yōu)勢(shì)通過底層架構(gòu)、晶體管技術(shù)優(yōu)化，通過AI技術(shù)、全新的Xe架構(gòu)圖形顯卡得到全面釋放，相信會(huì)給用戶帶來更加滿意的產(chǎn)品。