10nm IceLake落地 英特爾10代酷睿深度解析

在中國人的觀念里，「10」這個數字象徵著完美，十全十美是對於人或事物的最高評價。

10，對於英特爾來說同樣重要。10nm關係著英特爾在半導體晶元行業未來能否更進一步，10代酷睿也關係到英特爾能否正面迎接來自競爭對手、來自輿論的壓力。而將10nm與10代酷睿聯繫在一起，能夠做到十全十美呢？

接下來，讓我們通過對英特爾10nm IceLake 10代酷睿處理器技術細節解析，來找找答案。

英特爾酷睿架構回顧

在10nm製程之前，英特爾嚴格遵循摩爾定律以及Tick-Tock戰略，通過製程工藝與架構技術迭代來穩步推進PC半導體製程技術與性能的發展。65nm到45nm用時2年，45nm到32nm用時3年，32nm到22nm用時2年，22nm到14nm同樣用時2年，然而在14nm到10nm推進過程中，英特爾卻經歷了更久的時間——4年。

隨著製程工藝不斷演進，相關技術迭代速度也逐漸放緩。光刻機技術、晶體管技術、新材料等諸多領域的研發速度放緩，加之英特爾對10nm製程額外看重，希望通過10nm技術積累為10nm到7nm製程演進做鋪墊，因此耗費了更久的時間。

10nm IceLake晶圓

不過，時間終究是推動歷史前行的車輪，英特爾10nm製程工藝，以及英特爾第10代酷睿處理器，即將與我們見面！

一、10nm IceLake製程架構特性解析

首先我們需要弄清楚兩個問題：

其一，英特爾10nm製程工藝代號為IceLake，但架構名稱不再用IceLake來統一命名，其架構名稱為Sunny Cove。

其二，英特爾10nm IceLake處理器正式落地之後，沒有意外的話，首批將全部是移動級處理器，也就是U系列或Y系列處理器，暫時沒有桌面級處理器，這也意味著英特爾第九代酷睿沒有U/Y系列低電壓處理器，同時新的桌面級處理器很可能依舊是14nm製程，此前曝光代號為Comet Lake。

接下來我們看看10nm製程架構的詳細特性：

首先來看IceLake平台。全新的10nm IceLake平台在性能表現上藉助了AI功能，支持DL Boost、支持Dynamic Tuning機器學習，它能夠動態地分配GPU與CPU的負載與功耗，雖然並非10nm平台新技術，但對於IceLake處理器的性能表現有明顯的幫助。

此外，10nmIceLake平台全面支持雷電3介面、Wi-Fi 6無線通信模塊、4K 60FPS HDR視頻播放、更快的、更高質量的HEVC編碼，並藉助全新的GEN 11核顯，支持1080解析度電競遊戲的流暢運行。

IceLake平台特性

在新特性方面，10nm IceLake平台具備以下幾點：

一，全新的Sunny Cove微架構；

TIPS：以下是關於Sunny Cove微架構技術特性的分析

Sunny Cove微架構主要聚焦在ST單核性能、全新ISA及並行性三個方面的優化和改進，Sunny Cove微架構主要解決以下四個問題：

其一、增強的微架構，可並行執行更多操作。

其二、可降低延遲的新演算法。

其三、增加關鍵緩衝區和緩存的大小，可優化以數據為中心的工作負載。

其四、針對特定用例和演算法的架構擴展。例如，提升加密性能的新指令，如矢量AES和SHA-NI，以及壓縮/解壓縮等其它關鍵用例。

對於處理器來說，IPC強弱與CPU性能有直接關係。英特爾在Sunny Cove微架構IPC性能提升方式上給出了三個字：更深（deeper）、更寬（wider）、更智能（smarter）。

更深方面，Sunny Cove微架構表現在L1容量的增加，從32KB增加到48KB，而且L2緩存、uop、TLB緩存都更大；

更寬主要體現在執行管線上，Sunny Cove微架構分配單元從4個增加到5個，執行介面從8個增加到10個，L1 Store帶寬翻倍。

而想要讓更深、更寬發揮出應用的實力，那麼就需要有更好的演算法。Sunny Cove的smarte就是為此而設計。英特爾研究院院長宋繼強在解答這個問題時主要提及兩個方面，其一是提高分支預測精度，其二是減少延遲。另外英特爾還為Sunny Cove微架構配置了加密解密指令集，並在AI、存儲、網路、矢量等方面進行全方位改進。因此對於PC用戶來說，無論是消費級還是伺服器用戶，Sunny Cove微架構帶來的變化要比10nm這個製程節點數據更有意義。

Sunny Cove微架構示意圖

二，高帶寬、低延遲特性；

三，全新的內存控制器，支持LP4/x-3733和DDR4-3200高速內存；

四，搭載性能更強，最高擁有64EU、1TFLOP運算能力的GEN 11核芯顯卡；

五，支持10bit 4K 60FPS、10bit 8K 30FPS視頻編碼；

六，支持5K 60FPS或4K 120FPS、DP 1.4以及BT.2020色域

七，高達16MP圖像處理器單元。

從新特性來看，10nm IceLake平台的主要升級點除了新架構之外，最重要的是提升了圖形、顯示部分的性能表現。

10nm製程工藝新特性及晶元架構示意

10nm IceLake將PCH封裝到一個晶元上，而PCH晶元則由14nm製程工藝打造。集成Wi-Fi 6 GIG 和新的電源管理，整合802.11ax，並能夠更好的控制CPU和PCH的能耗和功耗。

PCH採用14nm工藝打造

此外，Audio DSP是英特爾第8代酷睿時候就具備的功能，它的主要作用是支持低功耗下的語音喚醒。而相對於8代酷睿來說，英特爾對10代酷睿的Audio DSP做了進一步優化，在功耗表現更好。另外在I/O介面方面沒有新的變化。

二、10代酷睿處理器封裝規格與基本參數

了解了製程架構相關信息之後，我們來看看英特爾10代酷睿的相關規格。

首先來看處理器封裝規格。英特爾10代酷睿針對9W和15W功耗處理器進行了不同規格的封裝，9W處理器晶元規格為26.5×18.5×1.0mm，針腳間距0.43mm；15W晶元規格為50×25×1.3mm，針腳間距0.65mm。二者均採用BGA封裝，插槽規格分別為1526和1377。

處理器封裝規格

兩種尺寸的10代酷睿晶元

英特爾10代酷睿首批產品擁有酷睿i3、酷睿i5以及酷睿i7三個型號，沒有酷睿i9。TDP主要為9W、15W、28W，採用4核8線程，緩存為8MB，最高頻率4.1GHz。

其中，英特爾酷睿i3全部、以及酷睿i5絕大部分處理器顯卡為UHD核顯，酷睿i5極少數型號以及酷睿i7最高支持英特爾Iris Plus核顯，且最高支持64EU銳炬核顯。

此外前面也提到了，10代酷睿支持LP4/x-3733以及DDR4-3200規格高速內存條。

英特爾10代酷睿基本參數

TIPS：關於基本參數的分析

從基本參數來看，英特爾10代酷睿在核心數上與第8代酷睿相比沒有變化，TDP基本保持一致。9W主要放在Y系列上，相對8代酷睿的Amber Lake Y系列7W TDP來說，略有提升；15W主要放在U系列處理器上，與8代酷睿相比保持不變。

不過細心的朋友可能發現了，英特爾10代酷睿頻率有所下降，Max Turbo最高到4.1GHz，這可能會導致英特爾10代酷睿在跑分上與8代酷睿相比提升較少。

另外，之所以降低頻率，主要原因是一部分TDP分配給了GEN 11核顯，為了平衡功耗，降低主頻是必須去做的妥協。

三、GEN 11核顯規格分析

GEN 11核顯是英特爾10代酷睿非常重要的一個新要素。在年初的CES上，英特爾透露了GEN 11核顯的基本信息。在架構層面，英特爾GEN 11核顯最高集成64個執行單元（EU），而第9代核顯只有24個。它們分為四個區塊(slice)，各有兩個媒體取樣器、一個PixelFE、載入/存儲單元，每個區塊又細分為兩個子區塊(sub-slice)，都有自己的指令緩存、3D取樣器。

GEN 11核顯架構渲染圖

英特爾對EU內的FPU浮點單元進行了重新設計，不過FP16單精度浮點性能沒有變化，同時每個EU繼續支持七個線程，共512個並發流水線，同時重新設計了內存界面，三級緩存增大至3MB。

Iris Plus最大能達到64EU

另外GEN 11核顯支持Adaptive Sync（適應性同步）技術，相對於NVIDIA G-Sync來說成本更低。

伴隨GEN 11核顯而來的，還有全新的顯卡控制界面。該界面除了針對顯卡的各項調試功能之外，還支持超過40款遊戲的入庫和快捷啟動。同時我認為，全新的顯卡界面也是在為英特爾Xe獨顯做準備。

全新的顯卡控制面板

Command Center細節

TIPS：關於GEN 11核顯更多信息

其實除了最大的64EU規格，再向下也有32EU規格核顯，主要放在酷睿i3和低端的酷睿i5處理器上。

Iris Plus也是10代酷睿的一大亮點，64EU主要放在酷睿i7處理器上。另外，高端的酷睿i5處理器和酷睿i7處理器也會搭載Iris核顯。

此外，顯卡主頻提升到了1.1GHz

四、10nm IceLake創新生態解讀

與以往新製程平台單純聚焦處理器晶元不同，英特爾10nm IceLake更強調整個創新生態。因此在10nm IceLake處理器、GEN 11核顯之外，Wi-Fi 6 GIG 、Optane H10混合固態盤、Thunderbolt 3擴展以及AI層面的性能、功耗輔助等，應該與處理器放在一起去看，這才是一個完整的10nm IceLake。

首先來說Thunderbolt 3。

3月初，英特爾宣布向USB Promoter Group開放Thunderbolt協議規範，從這一刻開始，無論是PC設備、平板設備，還是任何形式的外接擴展設備，都可以免版稅的形式構建兼容Thunderbolt標準的晶元。與此同時，USB Promoter Group宣稱將發布基於Thunderbolt協議的USB 4規範。

這意味著，在該標準協議框架下，USB 4物理連接器將與Thunderbolt 3和TYPE-C相同，帶寬方面得到提升，達到40Gbps，這與Thunderbolt 3介面一致，也就是說，USB 4規範將兼容Thunderbolt 3。

雷電3介面功能強大

Thunderbolt 3是目前最強的物理介面，雙向帶寬達到40Gbps，是現有速度最快的USB TYPE-C 3.1 Gen 2介面的四倍，且雷電3介面支持4K 60fps視頻傳輸，支持100W PD協議供電，支持外接桌面級顯卡，因此可以說是目前最為強大的介面擴展標準。

現有的雷電平台架構

全新的雷電平台架構，主要優化了CPU和PCH通路，使其具備更高的效率

在10nm IceLake平台上，英特爾對Thunderbolt 3架構做了新的優化，對比上面兩張架構圖，其實大家可以很明顯的看出以往和現在雷電平台架構的差異。主要就是優化了CPU、PCH到介面物理層的結構，使得數據傳輸效率更高，延遲更低。

同時，英特爾在10nm IceLake平台上直接植入ThunderBolt 3，包括入門級的酷睿i3平台。

Wi-Fi 6 GIG 也是英特爾10nm IceLake的重要組成部分。

目前，Wi-Fi 5為802.11AC標準，QAM最高為256；Wi-Fi 6為802.11AX標準，QAM最高為1024。擁有更快的響應速度、更強的穩定性和更快的速度。延遲降低75%、覆蓋範圍提升4倍，支持更多設備的穩定連接。

性能方面，160MHz頻寬Wi-Fi 6 GIG 最高可以做到1.68G傳輸速度，相對於80MHz頻寬標準的2×2 Wi-Fi 6有3倍的速度優勢。同時相對於80MHz頻寬標準2×2 AC而言，速度提升40%。

標準2×2 AC與AX速率對比

英特爾Wi-Fi 6無線網卡擁有兩種規格，採用了全新的設計，如下：

兩種規格的Wi-Fi 6模塊

左側是基於14nm製程打造2230規格無線網卡，右側是基於28nm製程打造的1216規格網卡。

總體來說，英特爾Wi-Fi 6具有以下兩大明顯優勢：

其一，支持多設備連接，更穩定；

其二，對延時有更好的管理和控制。

年初CES，英特爾公布了全新的傲騰H10混合固態盤，相對於以往的Optane Memory來說，傲騰H10混合固態盤主要在於把Optane Memory與英特爾QLC固態硬碟整合在了一起。因此將Optane Memory的非易失性存儲特性以及低延遲、快速響應、性能一致性等特點。與英特爾QLC 3D NAND技術的高單元密度、低成本特性，很好的結合在了一起。

傲騰混合式固態盤特性

作為10nm IceLake生態上的重要一環，英特爾傲騰H10混合式固態盤，可將文檔打開速度提高2倍；多任務處理狀態下，遊戲啟動速度提高60%；媒體文件打開速度提高90%。相對於普通NAND固態硬碟而言，傲騰混合式固態盤擁有更快的速度、更好的性能。與獨立的TLC 3D NAND固態盤系統相比，英特爾傲騰混合式固態盤不僅能夠更快地訪問常用應用和文件，還能加速後台活動的響應。

傲騰H10混合固態盤擁有三種規格：16GB（英特爾傲騰內存） 256GB（存儲）、32GB（英特爾傲騰內存） 512GB（存儲）、32GB（英特爾傲騰內存） 1TB存儲。

五、10nm IceLake性能標準

目前，英特爾10nm IceLake只是處在發布狀態，產品還未正式落地，不過10nm整體進程的推進速度應該有所加快。所以在性能層面，目前我們只能通過英特爾的官方數據來窺知一二。

英特爾在發布10nm IceLake處理器與GEN 11核顯的同時，特意強調了1080P電競遊戲的流暢運行。通過下面圖標可見，搭載Intel Iris Plus核顯的10代酷睿處理器能夠在相應的畫質模式下，較為流暢的運行一些常見的電競遊戲，如CS:GO、彩虹六號、坦克世界、堡壘之夜等，相對於現階段8代酷睿的UHD 620核顯來說，圖形性能提升還是比較大的。

1080P電競遊戲運行幀數

在處理器性能上，英特爾目前只給出了15W單線程的表現，從下圖可見，10代酷睿性能提升接近1.5倍，大概為1.48倍左右。如果以相鄰代數性能提升倍數做參考的話，性能提升幅度不算很大。

15W單線程性能

IPC是處理器性能的重要指標。Sunny Cove微架構為10代酷睿帶來了18%的IPC性能提升，相對於SkyLake微架構有1.4倍的提升。另外這裡需要說明的是，英特爾給出的IPC提升18%數據是通過5個Benchmark測試出來的結果，18%是一個平均下來的水平線。

另外，結合單線程1.48倍性能以及之前提到的主頻來看，其實可以看出英特爾10代酷睿為了保證GEN 11核顯的性能，因此將CPU與GPU之間的功耗分配做了一定的平衡。

IPC提升18%

此外，10代酷睿在引入AI加速之後，能夠更好的動態控制能耗和功耗，智能化的挑選最優核去做高負載任務，給處理器核心效率（注意是核心效率）帶來不小的提升。

英特爾AI加速有三個層面：一是CPU通過深度學習降低延時；二是也可以用GPU來進行智能的應用加速；三是擁有更好的性能表現。

TIPS：關於英特爾AI加速功能的說明

英特爾AI加速功能主要是通過AI技術，分析並判斷出哪些核心處於最優狀態，在高負載任務時會優先選擇這些核心來承擔負載。

而以往英特爾加速功能是隨機選擇核心來承擔負載，這些核心可能並未處在最優狀態，所以有可能造成效率的滯後。

DL Boost AI加速

六、結語

英特爾10nm製程工藝可謂是「千呼萬喚始出來」，而英特爾第10代酷睿又是第一代10nm製程落地的產品，所以其重要性不言而喻。無論是關注這個領域的普通消費者，還是行業內的合作夥伴，亦或是競爭對手都在盯著英特爾10代酷睿，其最終表現究竟如何，還是需要產品上市之後再做檢驗。

英特爾10代酷睿

不過，英特爾通過10代酷睿給業界帶來了一個新的信號，即生態化、平台級的創新或將主導未來PC產業的方向。

伴隨10代酷睿處理器，英特爾還帶來了新的無線網路技術、新的存儲技術、新的AI技術、更強大的圖形技術以及最先進的介面技術，這些技術將為基於10代酷睿平台打造的PC產品帶來全方位的體驗，而不僅僅是局限在處理器一個部件上的比拼。

其實對於佔比極大的普通消費者來說，處理器計算能力已經足夠滿足90%以上的應用需求。相反，存儲瓶頸、介面瓶頸、網路瓶頸卻在影響著我們的體驗、制約著效率的提升，Wi-Fi 6、Thunderbolt 3、Optane H10正式解放這些瓶頸的關鍵所在，相比一味提升處理器性能，全方位的提升才能帶給我們體驗更好、更全面的設備，這才是英特爾10nm、10代酷睿的價值所在。

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