Intel 4 anuncia o futuro segmentado das CPUs móveis

Durante a palestra de abertura do evento Intel Innovation em San Jose, o CEO Pat Gelsinger revelou uma série de detalhes sobre a próxima plataforma cliente Meteor Lake. O Meteor Lake da Intel marca o início de uma nova era para a fabricante de chips, à medida que ela se afasta do confuso nó 7 da Intel e começa a lançar seu próprio pacote Foveros 3D com litografia EUV para sua próxima plataforma móvel de cliente. Meteor Lake usa pela primeira vez uma arquitetura de chip desagregada em blocos para seus processadores voltados para o consumidor, mudando a natureza dos chips de consumo da Intel daqui para frente. Segundo a Intel, todas essas mudanças permitiram fazer alguns avanços significativos no mercado móvel.

A primeira CPU de consumidor baseada em chipset da Intel divide as funções comuns de uma CPU moderna em quatro caixas individuais: computação, gráficos, SOC e placa de E/S. Dentro da composição da placa de computação há um novo par de núcleos, um núcleo P chamado Redwood Cove e um novo núcleo E chamado Crestmont. Ambos os núcleos prometem ganhos de IPC em relação aos seus equivalentes anteriores, mas talvez a inclusão mais interessante seja um novo tipo de núcleo eletrônico integrado diretamente na placa SoC, que a Intel chama de “ilha de baixo consumo de energia”. Esses novos núcleos LP E são projetados com a ideia de que cargas de trabalho e operações leves podem ser removidas dos blocos de computação que consomem mais energia e transferidas para blocos mais eficientes e de menor consumo de energia. Outras adições importantes incluem a primeira Unidade de Processamento Neural (NPU) da Intel, que está alojada no SoC e foi projetada para fornecer recursos de IA no chip para inferência e cargas de trabalho, abrindo caminho para o futuro.

Com o Meteor Lake, a Intel pretende se posicionar de forma mais competitiva no mercado móvel, com melhorias notáveis ​​na hierarquia de computação central, a placa gráfica baseada em Arc Xe-LPG da Intel que busca aprimorar os recursos gráficos integrados e um NPU que adiciona muitos dos as vantagens são as vantagens da inteligência artificial. Meteor Lake também define o cenário para a Intel e a desmontagem modular, com a embalagem Foveros 3D definida para se tornar um pilar do roteiro de processadores da Intel para o futuro, com o processo Intel 4 estreando e servindo como um ponto de lançamento para o que se tornará o próximo pilar de nós da Intel em todas as suas fábricas, Intel 3.

Intel Meteor Lake: Intel 4 usando encapsulamento Foveros 3D

A arquitetura Meteor Lake da Intel não é apenas mais uma iteração em uma longa linha de desenvolvimentos de processadores; Segundo a empresa, é um salto revolucionário. No 2023 Intel Technology Tour em Penang, Malásia, Michelle Johnston Holhaus, vice-presidente executiva e gerente geral do Customer Computing Group (CCG) da Intel, observou eloquentemente que a Intel atingiu um ponto de inflexão em seu roteiro de clientes. Revelando mais detalhes sobre o Meteor Lake no tour tecnológico da Intel na Malásia, a arquitetura é um avanço em relação aos processadores de clientes existentes em termos de desempenho à medida que avançamos no roteiro de “5 nós em 4 anos” da Intel.

Meteor Lake é construído na arquitetura detalhada da Intel enviada por meio de pacotes Foveros. Isso foi projetado para melhorar o desempenho e a eficiência energética. A arquitetura em si consiste em quatro blocos exclusivos e distintos conectados por meio da tecnologia de empacotamento 3D Foveros da Intel. Isso inclui a placa de computação, que é construída no Intel 4, enquanto a placa gráfica é construída no nó N5 da TSMC. Os outros dois blocos que a Intel está implementando no Meteor Lake são blocos SoC que atuam como um hub central por meio do NOC incorporado. Esta é a primeira vez que a Intel usa a tecnologia Network-on-Chip (NOC) em seus processadores de clientes, uma abordagem simplificada ao NOC em seus FPGAs Agilex existentes. Enquanto no Agilex, o NoC é alocado para diferentes alvos NoC e a comutação ocorre dentro da infraestrutura NoC, no Meteor Lake, ele se conecta diretamente à malha de E/S por meio do IoC, que então se move para a malha de E/S. O próprio NoC está diretamente conectado aos blocos gráficos, blocos de computação e outros componentes do SoC.

Esta abordagem modular permite uma arquitetura de gerenciamento de energia abrangente e escalável que suporta segmentação, permitindo que cada placa opere de forma independente. Esse design particionado prioriza o desempenho, eliminando gargalos de largura de banda por meio de coisas como E/S em um design monolítico e visa melhorar a eficiência energética. Talvez o elemento mais notável da classificação seja que a Intel pode definir processos de silício específicos para cada bloco e não está limitada a um único nó de processo. Além dos benefícios de eficiência energética e espaço de pacote da arquitetura lado a lado, é mais barato para a Intel fabricar CPUs com menos máscaras por meio de EUV, mas permite que a Intel estenda novos IP para produtos futuros, mantendo a mesma base, o que é outra economia de custos. fator (para Intel).

Comparado ao portátil Raptor Lake, que é feito com embalagem multi-chip (MCP), o Meteor Lake usa embalagem Foveros BGA e fornece interconexões de baixa potência, que a Intel confirmou ter uma pequena penalidade de energia entre 0,15 e 0,3 picojoules. (pJ) Comunicação bloco a bloco. Algumas das vantagens do Foveros incluem melhor personalização por meio de ladrilhos, permitindo que a Intel fabrique chips e implemente blocos e IP específicos dependendo do tipo do chip, etc., baixo consumo de energia com mais operações de E/S ou blocos de última geração com todos os gadgets mais recentes. e aparelhos. Como o nó Intel 7 não é tão viável quanto eles esperavam, a Intel está prometendo maior rendimento de chips no Intel 4, que usa menos espaço de chip para silício baseado em lógica.

A energia é gerenciada usando um sistema de gerenciamento de energia escalável que oferece suporte ao desempenho independente de cada bloco. A coordenação entre vários controladores de gerenciamento de energia (PMC) e software de sistema foi projetada para otimizar diferentes cargas de trabalho. A arquitetura Meteor Lake da Intel também introduz uma nova malha escalável para melhorar a eficiência energética e expandir a largura de banda em áreas anteriormente com gargalos, como E/S.

Avançando ainda mais nos controladores de energia da arquitetura Meteor Lake, a Intel integrou controladores de gerenciamento de energia independentes em cada placa. Como parte do detalhamento do uso de Foveros, cada bloco deve ser gerenciado de forma independente para energia, e o uso de PMCs no NoC, a malha de E/S, bem como cada bloco permite que a energia seja gerenciada de forma independente, dependendo do número de núcleos em cada pilha.

O próprio Meteor Lake representa uma grande mudança arquitetônica, não apenas uma atualização incremental, pois representa a mudança arquitetônica mais significativa em processadores de clientes em quatro décadas. Isso ocorre porque é o primeiro processador cliente fabricado com microchips em vez de um design monolítico. A arquitetura foi projetada para ser a base da estratégia da Intel para impulsionar a inovação em PCs na próxima década. Olhando para alguns dos detalhes da arquitetura Meteor Lake da Intel, ela usa a tecnologia de empacotamento Foveros da Intel, que usa empilhamento de chips 3D para resolver as armadilhas dos layouts tradicionais de chips 2D.

Como podemos ver na revelação da Intel acima no Hot Chips 2023, as camadas superior e inferior têm saliências para conectar cada matriz. O uso do pacote Foveros FDI fornece uma interface para semicondutores de óxido metálico complementar de baixa tensão (CMOS), o que significa que os circuitos de potência podem ser operados em uma tensão mais baixa e, portanto, com um envelope de potência menor. Outro benefício do FDI é a sinalização síncrona e assíncrona, o que significa que a transmissão do sinal pode lidar com blocos de dados totalmente duplex.

A criação do SoC Meteor Lake envolve um pacote de substrato, a base sobre a qual os ladrilhos são colocados, que usa o Foveros Die Interconnect (FDI). A placa central possui uma matriz de 36 µm com camadas de metal e uma energia de atuação de 0,15 a 0,3 pJ a 2 GHz; Isso pode flutuar ou variar dependendo da tensão, amperagem e frequência. Por ser um ladrilho básico não é O próprio chip ativoSua única função é servir de base para todas as diferentes camadas lógicas e metálicas dos chips. para ser colocado.

A arquitetura da arquitetura Meteor Lake da Intel usa quatro caixas distintas para criar uma CPU Meteor Lake. Isso inclui a placa de computação, SoC, GPU e placa de E/S, todas com usos, capacidades e flexibilidade distintos em relação ao IP. A gestão de energia também está sendo reformulada. E com a tecnologia de empacotamento Foveros da Intel, cada bloco no Meteor Lake requer seu próprio gerenciamento de energia. A solução da Intel é um sistema hierárquico de gerenciamento de energia que usa controladores de gerenciamento de energia na estrutura NoC e IO e em cada placa individual.

Nas próximas páginas, forneceremos informações sobre cada um dos quatro quadrados, o que cada quadrado traz para a mesa e mais sobre as diversas tecnologias que impulsionam a inovação em Meteor Lake.