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admin 5个月前 ( 03-20 08:43 ) 0条评论
摘要: 移动处理器市场在2018年经历了许多变化,包括AMD携全新一代APU归来,英特尔发布了全新8代和9代移动处理器等。...

移动处理器市场在2018年经历了许多变化,包括AMD携全新一代APU归来,英特尔发布了全新8代和9代移动处理器等。那么,在2019年,移动处理器市场有哪些新的变化可能发生呢?又有哪些全新的技术将得到应用呢?

英特尔:技术大爆发前夜

作为行业巨头的英特尔在2018年底的架构日和2019年的CES上披露了大量的未来发展计划,包括新的工艺进展情况,新的产品和技术计划等。在这些资料中,最重要的就是10nm工艺的研发情况和相关产品推进情况。

▲英特尔展示了不同的工艺代号,即使是同代工艺,也区分不同类型。

▲不同的部分将使用不同类型的制造工艺

考虑到本刊已经在之前的文章中介绍了大量英特尔10nm新工艺的内容,本文就不再赘述。除了这些内容外,英特尔还公布了大量有关未来移动处理器的新技术,包括Foveros 3D封装和混合处理器等,这些新技术将成为未来英特尔移动处理器的重头戏,值得关注。

改变芯片制造方式

传统半导体采用的都是单片裸片的平面结构,也就是说单硅片上具有一个芯片的所有内容,再经过一次封装就可以使用了。随着技术发展,多芯片封装技术的产品也常常可以看到,比如英特尔之前推出的和AMD的GPU封装在一起的处理器等。当然,这些封装的产品欢渡国庆都是基于一个平面,革命性的意义还不够那么明显。现在,英特尔已经计划将3D封装技术带到民用大众市场,这将极大地改变整个产业的形态。

▲英特尔认为用最佳工艺使用不同芯片,然后封装在一起是是一个不错的选择。

3D封装技术在封装之前会让芯片处于芯片3D堆叠的状态,这带来的一个显著优势就是芯片封装后的面积会缩小,相应的功耗可能也会进一步降低,并且更小的封装尺寸更容易让芯片在系统中使用。

另外,一些性能约束在3D封装技术采用后可能会消失,举例来说内存距离处理器存在一定的物理距离,这使得存储速度降低。现在,英特尔正在研发名为Foveros的3D封装技术,可以将不同的芯片封装在一起,这将主要影响小型设备或者对功耗、尺寸敏感的设备。之所以英特尔要推出Foveros技术,是因为芯片发展带来了一些技术问题。

▲Foveros 3D封装可以解决这些问题

实际上,英特尔在处理器和芯片组、SoC上使用的工艺是不同的。根据英特尔给出的数据显示,英特尔处理器和芯片组的工艺内部代号分别为127x和126x,其中1270、1272是近期数代处理器工艺的代号,而1265、1269、1271、1273是针对芯片组的工艺编号。采用不同的工艺取决于所生产的芯片的频率、功率、性能要求、晶体管类型等。

未来英特尔还会带来更多的工艺节点,以覆盖更多的功率和性能需求。在2019年,英特尔将在计算芯片上使用10nm,也就是1274工艺,IO单元上使用14nm,也就是1273工艺,其余还有诸如1275、1277等不同工艺,用于GPU、电源模块、FPGA等不同的产品之上。

对英特尔来说,为不同的芯片使用不同的工艺是理所当然的,但是要将这些芯片组合在一起,目前的方法是统一使用一种工艺,而这并不合理。解决方法就是分别为不同的部件使用不同的、最合适的工艺制造,然后生成很多的小芯片,再将他们封装在一起绿妈妈。这也就是英特尔Foveros 3D封装技术所需要解决的问题。

▲Foverskon压力表os 3D封装的一些细节,注意插入器打孔。

▲Foveros 3D封装组合不同的芯片

从另眼镜蛇11燃烧汽车一个角度来说,Foveros是一种新的有源接入技术,其设计步骤超过了之前的EMIB设计,适用于小型设备或者需要极高内存带宽的设备。Foveros封装后,每比特传输所需要的功耗将非常低,并且封装技术还需要尽可能在一个平面上放置更多的芯片或者采用堆叠技术。英特尔表示目前Foveros技术研发已经结束,准备迎接大规模生产。

英特尔展示了一些Foveros封装产品的样品。外观上Foveros技术呈现的样品看起来可能类似硅插件,这项技术已经在HBM显存搭配高端GPU中实现了。但是英特尔Foveros还要更复杂一些,它使用了插入器技术,这种导通h小游xi技术可以穿透中间层的硅片直接达到顶层芯片,一部分插入蓝猫龙骑团之龙骑归来器能双胞胎攻够为顶层芯片通电并传输数据,另一部分则为下层的PCH芯片或者IO芯片传输数据。当然,这种导通技术对位于顶层芯片和底层基板之间的中层芯片设计提出了要求,需要芯片带有过孔以方便顶部芯片的连接。


▲英特尔展示在使用Foveros 3D封装的混合x86芯片

英特尔幻灯片展示的技术要更复杂一些,在首次应用中,Foveros并没有那么令人吃惊,目前只是使用插入器通过PCH连接到CPU核心。英特尔还在进一步研发一些新的想法,比如一个比较复杂的插入器可以用于功能选择,这将使得英特尔可以在不同的芯片中使用不同的晶体管类型。比如在22nm FFL工艺节点上的插入器,在顶部连接10nm工艺的CPU,甚至DRAM颗粒也可以再最上方以POP的方式加入,这听起来非常有意思。

英特尔版“big.LITTLE”?混合x86芯片首现

在Foveros技术成熟后,英特尔的一些更令人惊讶的技术实践出现了。在发布会上,英特尔展示了一款采用Foveros技术和全新系统架构的Hybrid x86处理器。

英特尔展示的处理器采用12X12封装,顶部是POP封装的内存颗粒。中间有2层,靠近内存的一层采用了10nm工艺,包含了单个Sunny Cove的大核心和四个Atom内核,中间靠近基板的一层则设计土肥原次郎了采用22nm FFL工艺的IO或者PCH芯片。整个芯片尺寸非常迷你,待机功耗也仅有2mW,面向移动市场设计。

英特尔还给出了这款芯片的基本架构图。从图中来看,这款SoC芯片的大核心也就是Sunny Cove包含0.5MB的私有中级缓存,四个小核心带了1.5MB的共享二级缓存,4MB的最后一级共享缓存被分配给所有核心使用。内存控制器为四通道LPDDR4规格,11.5代架构拥有64个EU单元的GPU、全新的IPU,支持DP1.4。

英特尔宣称这项技术主要是面向低于7W的无风扇市场,并且主要考虑到客户需求,目前的版本只是最初的起步阶段,还需要进一步优化。

从业内发展来看,ARM在混合核心上已经研发多年,包括大名鼎鼎的big.LITTLE技术,通过为不同的任务调用不同核心而节约能耗。英特尔这款新的设计带来的是移动x86处理器一种全新的设计思路,一方面它可以利用混合核心来为客户提供更好的能耗比,另一方面,混合核心也可以降低硅片面积和制造成本,再借用Foveros封装技术实现小型化和低功耗化,这将很深刻的改变目前笔记本电脑或者其他x86移动设备的形态。英特尔将在2019年和2020年持续推进Foveros娱乐之神级甜品大师技术和Hybird x86产品,尽快将其商业化并推向市场。

遥遥无期还是近在眼前:10nm移动处理器何时上市?

说完了技术再来看看相关产品信息。目前英特尔移动处理器的主流产品依旧采用的是14nm工艺,10nm工艺只在寥寥数款产品上出现,并且架构采用的是Cannon Lake。

在英特尔宣布10nm工艺进一步延期和Sunny Cove架构的相关产品之前,Cannon Lake是被英特尔报以厚望的10nm初代产品。不过随着各种各样的问题浮现,包括工艺性能不达标、整体表现不佳等,英特尔最终放弃了桌面市场的10nm Cannon Lake计划,移动市场的Cannon Lake产品也大幅度缩水,目前只有寥寥数款上市。

根据之前的消息,英特尔在10nm的Cannon Lake上至少早期规划了五款移动款产品,包括Core i3-8121U、Core i3-8130U、Core i7-8850H、Core i5-8600T等,不过目前我们能看到的只有Core i3-8121U一款,被用于入门级笔记本电脑。

根据一些测试数据来看,初代10nm工艺的Core i3-8121U相比之前的Kaby Lake、14nm+++制程的Core i3-8130U而言,在功耗、性能方面的表现并不算很出色,除了核心面积有所缩小外,频率无法达到更高的水平的同时性能功耗比表现也不是很出色,可对比的测试中典型的数据显示,Core i3-8121U的功耗为867mWh,而Core i3-8130U仅有768mWh。

这个结果和之前一些分析是吻合的,那就是英特尔初代10nm工艺在各方面甚至不如深度改进型的14nm工艺,这也可能是英特尔最终放弃在2018年大规模推广10nm Cannon Lake的原因之一。

在Cannon Lake不再大规模推广之后,从英特尔的发展路线图来看,10nm工艺产品的大规模普及要到2019年下半年,最起码是Sunny Cove架构的相关产品完成之后,可能英特尔会配合Foveros 3D封装技术以及混合处理器技术推广10nm产品,这将极大的增强英特尔在移动市场上的竞争力,我们让拭目以待。

AMD:Ryzen 3000系列全军出击

说完了英特尔,再来看看AMD。AMD在PC市场上也是老面孔了,近年随着Zen架构和Ryzen处理器的麻瑞亭治验集显著性能提升,AMD得以重回高性能处理器市场,并逐渐进击移动市场。在2019年的CES上,AMD就发布了全新的Ryzen 3000系列移动处理器产品,并且首次提供了对Chromebook这类非Windows产品的支持。

虽然AMD在CES发布会上将重点放在了Zen 2架构和第三代Ryzen桌面处理器上,但移动市场上却带来了一整套新品发布,也就是Ryzen 3000家族。需要指出保卫真正的未来的是,移动版本的Ryzen 3000系列处理器是之前Ryzen 2000系列处理器的升级版本,并不是采用Zen 2架构的全新版本。型号上的接近可能带来市场上的些许混乱,AMD可能需要避免这样的情况发生。

▲AMD发布了第二代Ryzen移动处理器

根据AMD的消息,新的处理器改变主要有三个方面,一是处理器的CPU架构从之前的Zen架构升级到了新的Zen+,带来了一定的性能提升;二是新的产品采用了格罗方德最新的12nm工艺生产,因此降低了功耗并提供了更多的频率余量;三是在GPU方面,Ryzen Mobile GPU的功率范围得以扩展,频率和性能都有所提升。


▲第二代Ryzen移动处理器性能对比

从发布的处理器来看,AMD最高端的移动处理器更萝莉在线观看新为Ryzen 7 3750H,四核心八线程,最高频率高达4.0GHz,集成了拥有640个流处理器、最高主频为1.4GHz的Vega 10 GPU,支持最多四个显示器输出。AMD表示这款处理器将面向高端和游戏笔记本电脑市场。一般来说这类产品往往配有独立GPU,但是Ryzen 7 3750H的GPU性能已经能够满足大部分用户的需求,节约下来的空间和功耗可以用于加强笔记本电脑其他方面的设计,比如更为轻薄、续航更长或者更为安静。

▲第二代Ryzen移动处理器的技术特点

除了后缀为“H”系列的35W TDP的标准电压产品外,AMD还带来了一系列后缀为“U”,TDP功耗为15W的超低电压产品。这类产品往往用于轻薄设备,提供比较长的续航时间,面向的用户是有一定性能需求但并不存在太多重负载计算的场合。典型的产品就是本次发布的Ryzen 7 3700U,其基本规格和之前的Ryzen 7 3750H相当,但是TDP降低至15W。

一般来说,更高的TDP使得处理器峰值功率更高,并且能够更长时间保持在更高的频率上6888港币。值得一提的是,所有AMD的移动处理器都加入了Precison Boost 2技术,这项技术允许处理器根据负载和散热能力自行调整频率,从而实现性能和功耗的双重收益。

除了高端的Ryzen 7系列之外,面向中端市场的Ryzen 5系列有两款产品石国鹏讲朝鲜战争全集,Ryzen 5 3550H和Ryzen 5 3500U。它们的规格几乎完全相同,都支持四核心八线程,GPU是集成了512个流处理器的Vgea 8,最高频率1200MHz,同样支持4个显示设备输出,这两款处理器的差异和7系列的两款处理器完全相同,都使用不同的TDP功耗来区分产品并面向不同的用户。

最后三款产品则面向入门级市场,其中Ryzen 3 3300U的GPU采用有6个CU单元的Vega 6,拥有384个流处理器,而Athlon 300U集成Vega 3 GPU藏密圣方,流处名器王天守理器数目削减至192个。

值得一提的是Athlon 300U,这是AMD首次在Ryzen移动处理器上启用Athlon品牌,并且这款处理器并非使用新的12nm工艺和Zen+架构,而是依旧采用了Zen架cunny构和14nm工艺。考虑其面向入门级市场,AMD这样做也无可厚非。

性能方面,AMD也给出了一些用于对比的数据。AMD采用的首个对比对象是较老的、需要升级设备的用户所使用的15W TDP的Broadwell系统。AMD表示由于自己的产品有更多的CPU核心、更强的Vega GPU,因此处理器性能提升大约60%、在PC Mark 10 Web工作负载的测试项目中提升大约10%~22%、PCMark 10 Standard测试提高50%、Adobe Photoshop CC图像滤镜性能提升15~16倍左右。

如果和目前主流的系统相比的话,AMD选择了Ryzen 5 3500U对比Core i5-8250U,AMD宣称前者比后者在PCMark 10的Web工作负载上提升了14%,在Adobe Photoshop CC图像滤镜上提升了27%。游戏方面同样采用15W TDP的Ryzen 7 3700U和Whiskey Lake-U Core i7-8565U进行对比,在低画质、720p的分辨率下运行《火箭联盟》、《DOTA2》、《堡垒之夜》,前者比后者平均帧数优势高达20%~40%

最后再来看看功耗。在功耗方面,由于采用了新的工艺,Ryzen 3000系列的功耗表现要比之前的产品改善很多。AMD表示新的产品支持12小时甚至更长的电池续航时间,视频播放则能支持超过10小时——AMD戏称这项测试未从洛杉矶到东京,飞机需要飞行10个小时,AMD处理器能够支持全程视频播放,此外还加入了语音唤醒、4K流媒体视频等。考虑到AMD第一代Ryzen移动处理器存在待机功耗较高的问题,因此在功耗方面AMD可能做出了一些改进,但这还需要更多的测试才能明确。

在另一个产品线也就是Chromebook上,AMD首次在发布会上提到了这个产品系列。AM360助手,神途,tickleD的数据显示,Chromebook市场目前增长速度比较快,年复合增长率大约为8%,面向的用户是价格敏感性或者功耗敏感性。

▲AMD进入Chromebook市场

AMD认为现在正是进入这个市场的好时机,因此推出了两款6W TDP功耗的处理器,不过并不是Zen+Vega架构,而是基于较老的挖掘机CPU架构和GCN GPU架构,制程也采用了较老的28nm。这两款产品的具体型号为:AMD A6-9220C和AMD A4-9120C。其中前者A6-9220C为双核心双线程,频率为1.8GHz基准、2.7GHz Boost,集成显卡为R5系列,拥有192个流处理器,GPU频率为720MHz。

后者也就是A4-9120C基本规格相同,只是频率进一步降低,CPU部分降低至1.4GHz基准和2.4GHz Boost,GPU频率缩减至600MHz。性能方面,AMD的数据显示这两款产品性能远远超出目前Chromebook上常见的英特尔赛扬N3550和奔腾N4220,其中网页浏览速度提高23%、电子邮件速度提高2.5倍、生产力提高62%、照片编辑和网页游戏速度分别提高了33%和34%。

Ryzen 3000系列产品将在今年第一季度开始出现在各大厂商的笔记本电脑中,其中典型的厂商包括华硕计划使用Ryzen 7 3750H或Ryzen 世界地铁第一辑5 3550H搭配AMD RX 560X独立显卡打造游戏笔记本电脑。Chromebook方面HP和宏碁已经展示了一些机型,价格低廉且续航时间超过9个小时。

▲HP推出的Chromebook

总的来看,AMD在采用了全新的架构和设计之后,在移动处理器上进一步发力,将充分发挥AMD同时具有高性能CPU和GPU的优势,有可能带来笔记本电脑市场竞争格局的改善,一些搭配入门级显卡的笔记本电脑在AMD的新Ryzen移动处理器的对比下可passionhd能竞争力减弱从而失去市场,同时AMD的新品也会给英特尔带来更大的压力,迫使后者加入竞争。对消费者来说,在移动市场上也会有更多的选择,有机会购买到更好用和更具性价比的产品。

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