越級而立 新「10」代開始

沉寂了數年，今年以來，

PC市場又重新熱鬧的回到了市場的中心。

無論是英特爾還是AMD，

都拿全新的製程說事兒，

製程真的那麼重要嗎！

講真，半導體製造真是很偏的一個領域，竟然在PC和手機巨頭的推進下，成為普通人群關注的熱點。28nm、20nm、14nm一路走來，各種有關英特爾推遲更新至新製程的信息與12nm、7nm的超越之聲此起彼伏。就在這個夏日，熱鬧許久的7nm和10nm都要來了；同時，稍早之前，TSMC（台積電）宣布明年將要開啟5nm製程，而三星7nm EUV則低價拿下了NVIDIA和高通訂單，新的製程時代就此開啟。

製程是什麼？簡單的描述是線寬，是晶片組成的半導體里弄中的道路寬度。路窄不是問題，關鍵是一方面要能保證車輛正常通行，另一方面還要防止路兩側房間不會隔路「相望」。英特爾不斷的14nm製程優化過程，就是路不變窄的情況下，儘可能蓋上更多的房間、住下更多的晶體管。同理，7nm的馬路雖窄，但若不能很好地隔離不同「房間」間的干擾，房間的實際面積或距離，並不能隨同製程改進而縮小，也就是晶體管密度沒有增加，一切都等於白搭。早在2月初，AMD就推出了首款7nm工藝製程的GPU產品，但是Radeon VII架構沒有變化，頻率也相對較低，真正的7nm全新架構的產品，還要從7月7日開始銷售的3代Ryzen CPU和Radeon RX 5700系列GPU算起。

不止低功耗

相比不同場合和廠商不斷宣教的TSMC 7nm製程，英特爾的10nm製程則是「只聽樓梯響，不見人下來」。而就在一個月前的Computex上，英特爾突然宣布了兩個「10」，即10nm製程隨10代酷睿產品直接部署，最先被應用於即將出貨的代號為Ice Lake的輕薄移動平台上，此後，10nm技術將逐步拓展到其他產品領域，如Foveros 3D封裝的Lakefield，而至強可擴展（Xeon Scalable）平台（Ice Lake-SP）則將在2020年進行升級；代號為Snow Ridge的首款10nm 5G無線接入和邊緣計算的網路系統晶元也將採用Foveros 3D封裝技術，今年下半年開始交付，在英特爾產品線上實現快速全面的普及。

英特爾的10nm製程不僅僅是晶體管線寬減小那麼簡單，堆疊技術、封裝技術也隨之大幅度改進。其中最具代表性的莫過於Foveros 3D封裝技術，該技術可以將不同功能的模塊使用不同的製造工藝完成，然後再將它們立體地封裝到一顆物理晶元當中，多IP組合靈活（異構）晶元，實現佔用面積小、功耗低等特點。

目前最新的數據是，英特爾10nm製程的工藝密度是100.76Mtr/mm2，柵極尺寸為54nm×44nm（越小越好）、SRAM單元面積為0.0312um2（越小越好），均領先於現在TSMC 7nm製程，怪不得後者要這麼著急上5nm呢！

首款產品Lakefield就具備英特爾混合CPU架構特性，將之前分散獨立的CPU內核結合起來，支持各自在同一款10nm產品中相互協作：高性能Sunny Cove內核與4個Atom內核有機結合，可有效降低能耗。這顆Foveros 3D封裝技術打造的硬幣大小的晶元，從下至上，依次是封裝基底（Package）、底層晶元（Bottom Chip）、中介層（Active Interposer，中介層上的上層晶元可以包括各種功能，如計算、圖形、內存、基帶等。中介層上帶有大量特殊的TSV 3D硅穿孔，負責聯通上下的焊料凸起（Solder Bump），讓上層晶元和模塊與系統其他部分通信。

該晶元封裝尺寸為12mm×12mm、厚1mm，而內部3D堆疊封裝了多個模塊：基底是P1222 22FFL（22nm改進工藝）工藝的I/O晶元；之上是P1274 10nm製程計算晶元，PoP整合封裝的內存晶元。整顆晶元的功耗最低只有2mW，最高不過7W。與CPU核心同步進行的是，Ice Lake的PCH DIE製程工藝也進化為更先進的14nm，Wi-Fi的數字處理單元、音頻的數字單元、更強的I/O和更完整的電源控制模塊一併集成。

Lakefield還稍微有點遠，馬上要上市的代號為Ice Lake的10代酷睿U系列產品是英特爾全新架構及全新製程的首款產能，它的意義更為重大。在功耗之外，該產品最大的改變莫過於從更強悍向更智慧的改變。全新「Sunny Cove」核心架構，加入了新一代的AI圖形核心Gen11（最大64EU）和英特爾Deep Learning Boost（英特爾DL Boost）人工智慧（AI）技術，使PC的AI性能提升為此前的2.5倍，面對語音、視覺、學習等AI應用更為得心應手。Sunny Cove是第一個為AI優化的CPU架構、Ice Lake是第一款為AI優化的PC處理器產品。

也許你會說，AI是好，但是暫時我還用不上，為何我要選擇10代酷睿呢？實際上，Sunny Cove的巨大變化，不局限於AI層面。在「傳統」應用場景下，新架構也呈現出驚人的跨越式提升：IPC（Instruction Per Clock，每時鐘周期指令）性能平均大幅提升18%，對比Skylake架構最多提升40%。相比之下，AMD Zen2提升幅度為13%~15%。

根據已經泄露出的CPU-Z處理器單線程性能數據，頻率低1GHz的4核8線程的10代酷睿i7-1065G7成績仍高過最新的8核16線程Ryzen 7 3800X（超頻至4.7GHz）。CPU-Z是非常傳統的指令密度性能測試，完全未調用到AI特性，在這種情況下，Sunny Cove能以不到8折的頻率，在短板項目中獲得更高的成績表現，未來它在桌面平台上的表現更是不可限量。

頻率的王道

無論是Ice Lake（15W、9W）還是Lakefield（7W），都有著極低的平台功耗，SoC甚至SoP化的它們可有效減小系統部分在PC中佔據的空間，更低的功耗，對產品外形設計、散熱機構設計的壓力都更小，面向高移動性應用的定位的非常清晰。

那麼在DIY用戶更為關注，並且各種爭議口水的桌面領域呢？去年10月、今年1月和4月，英特爾分3個批次推出了數十款9代酷睿S及X系列產品，簡單的說就是各種性能級別的桌面產品。而根據目前泄露的10代酷睿桌面產品的藍圖，10核將出現在未來產品序列裡面，這款產品代號為Comet Lake，製程仍為14nm。最根本的原因是已經非常非常成熟了的14nm製程，再加上預留的模塊化架構，能讓英特爾很容易地搭建出規格細膩、可滿足不同市場需求的產品——2核2核逐步添加的全對稱結構，比以4核CCX模塊為單位、兩個CCX組成1個CCD的DIE大步進、所有核心3級併流的訪問延遲，更具產品靈活性和及時滿足市場需求。

更重要的是，經過多年優化的14nm製程，能夠很好地承受高頻率的對品質的壓力。實際上，從8代酷睿開始，單核心甚至全核心超頻超過5GHz就已不再罕見，而英特爾官方開放5GHz單核睿頻則是從9代酷睿開始，更「欺負人」的是，它還將在年底推出編號為Core i9-9900KS的特別版產品，可全核穩定工作在5GHz頻率下，其義要比單核心Turbo到高頻率、其他核心低頻讓出散熱配額的方式更有意義。

同樣還是在上面那張CPU-Z的測試數據圖中不難看出，5GHz的Core i9-9900KS（600分）和5.4GHz的Core i9-9900K（660分）性能提升幅度甚至高於頻率提升幅度，IPC竟然在這麼高頻率下還能提升，著實令人刮目相看。

在高IPC和5GHz 的高頻率下，別說視頻、3D等多媒體應用性能了，就連對線程數量需求沒有那麼高的遊戲，都能從中獲益不少。這樣來理解為何桌面產品不那麼著急上10nm的Ice Lake就不難理解了。

循序漸進中

如前文所述，英特爾公布了多個產品線的10nm/Sunny Cove更近計劃，但恰恰是各種口水最多的S（桌面）和H（高性能移動）產品上沒有任何信息，Comet Lake之後甚至還出現了Rocket Late等14nm製程繼續延伸的消息。不過呢，下圖看看就罷，畢竟上面的信息雖然流傳甚遠，但是從目前的時間節點來看，顯然已經存在偏差，包括Linux在內的多個系統源代碼中已經出現了Ice Lake的桌面酷睿和至強D等產品信息，甚至還有Ice Lake-X——下一代Core X這樣的產品！

CHIP更看好英特爾在製程和架構迭代方面的再加速。如果Sunny Cove可以很好地解決包括AI在內的新應用和新形態產品探索，一腳邁入10nm後，2021年另一腳踏入7nm時代則非常值得期待。畢竟EUV成熟後，幾nm都不再是大的障礙，新時代真的就這麼從10代開始了。

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