轻薄本性能飞涨,离不开这些努力

2020/12/16 9:54:20 来源:IT之家 作者:汐元 责编:汐元

智能手机和移动互联网的浪潮让人们意识到,“移动化”是未来的必然趋势,这也深刻影响着笔记本市场,于是诞生了轻薄本这一笔记本品类。不过,因为机身体积和散热的限制,轻薄本在性能和续航上相较于其他类型的笔记本也必然会作出妥协,因此,围绕轻薄本,有一个永恒不变的关键话题,就是如何平衡性能和功耗。

理想的状态下,人们自然希望轻薄本的性能无限拉高,功耗无限降低,但这从芯片处理器的原理上来说是一个悖论,因此这样的需求无疑十分考验作为笔记本芯片产业大佬的英特尔。但好在,我们也看到了英特尔长年在 “均衡性能功耗”这件事上努力而取得的成绩,例如其最新的 11 代酷睿处理器,就将性能和功耗的平衡做到了一个新的台阶。

那么他们是怎么做到的呢?

想要均衡性能和功耗,越来越难

众所周知,对于芯片处理器来说,想要提高性能,降低功耗,通常有两条路可走,其一是缩小芯片的制程工艺,其二是优化芯片的架构设计。英特尔 11 代酷睿显然也逃不出这两个游戏规则。

同时我们需要注意的是,无论是缩小制程工艺,还是改进架构设计,难度和研发成本都会随着芯片的迭代而呈现指数级上升。

以芯片的制程工艺为例,根据调研机构 SemiEngineering 的数据,28nm 工艺节点芯片开发成本只要 5130 万美元,16nm 节点需要 1 亿美元,7nm 节点需要 2.97 亿美元,到 5nm 节点就是 5.4 亿美元了,3nm 工艺预期高达 10 亿美元。高额的研发投入背后是巨大的技术推进难度,因此当制程工艺推进到 12nm、10nm 往后时,半导体产业的门槛越来越高,玩家越来越少。

而英特尔显然是推动摩尔定律往前迭代的重要角色。第 11 代酷睿 Tiger Lake 处理器,采用的正是 10nm 工艺下创新的 SuperFin 技术。

10nm SuperFin 制程工艺带动功耗降低,性能飙升

“SuperFin”可以理解为 “超级 FinFET”晶体管,也就是在原来的 FinFET 晶体管基础上做了诸多改进,以满足工艺继续微缩的要求。

具体来说,SuperFin 是涉及到单个晶体管结构改造的工艺,IT之家曾在《再次拯救摩尔定律:一文了然 GAA 芯片技术工艺》这篇文章里为大家介绍过晶体管的原理以及 FinFET 晶体管是什么。

简单一句话,晶体管结构的优越性是芯片平衡性能和功耗的关键。

而在 SuperFin 工艺下,英特尔增强了 FinFET 晶体管源极和漏极上晶体结构的外延长度,从而增加应变并减小电阻,以允许更多电流通过,同时还改进了栅极的工艺,以实现更高的通道迁移率。

此外,英特尔还为 SuperFin 晶体管提供额外的栅极间距选项,可为需要最高性能的芯片功能提供更高的驱动电流,同时还采用了新型薄壁阻隔材料,将过孔电阻降低了 30%,从而提升了互连性能表现。

最后,英特尔还采用了 SuperMIM 电容器,让 SuperFin 可以在相同电压下获得更高的频率,同时曾承受的电压也更高,因此可以帮助芯片显著提高产品性能,并降低功耗。

这项技术由一类新型的 “高 K”( Hi-K)电介质材料实现,该材料可以堆叠在厚度仅为几埃厚的超薄层中,从而形成重复的 “超晶格”结构。这是一项行业内领先的技术,领先于其他芯片制造商的现有能力。

SuperFin 工艺可以说重新定义了 10nm 支撑,这一系列技术改进为 11 代酷睿处理器带来了超过 20% 的 CPU 性能提升。

优化架构设计,性能与功耗得到进一步平衡

除了在制程工艺层面采用了 10nm SuperFin 技术,11 代酷睿也在芯片架构设计上做了升级,以进一步平衡性能和功耗。

在 CPU 上,英特尔 11 代酷睿采用了全新的 Willow Cove CPU 微架构,相比上一代 Sunny Cove 架构,它能够提供超越代间 CPU 性能的提高,同时可以极大地提升频率以及功率效率。

Willow Cove 架构相较于 Sunny Cove 架构最大的变化是新的缓存系统。在 Willow Cove 架构中,原来的 L2 包含式缓存被改成了非包含式结构,并且缓存大小也提高到了 1.25MB,增幅达 150%。相应的,新架构中缓存访问带宽从 8 路扩展到 20 路,共享三级缓存也增大到了 12MB,性能进一步拉高。

这意味着,使用搭载 11 代酷睿处理器的轻薄本,将会拥有更强大的处理性能,日常办公、影音娱乐也会有更流畅的体验。

CPU 微架构改进之外,11 代酷睿处理器在其英特尔 Iris Xe-LP GPU 中,也采用了针对 PC 和移动计算平台的全新高效架构设计,现在最高配置 EU 单元多达 96 组。

Iris Xe-LP GPU 新的架构设计包括异步计算、视图实例化、采样器反馈、带有 AV1 的更新版媒体引擎以及更新版显示引擎等,这将让终端具备即时游戏调整、捕捉与流媒体及图像锐化等效果。

此外,英特尔 Iris Xe-LP GPU 的每个 Subslice 还拥有独立的 L1 数据缓存和纹理缓存,GPU 更有独立的 16MB L3 缓存。这些提升,让 英特尔 Iris Xe-LP GPU 性能超越该细分市场中 90% 的独立显卡。

采用全新架构升级的 英特尔 Iris Xe-LP GPU 集成显卡,相比上一代拥有多至 2 倍的游戏性能提升,可以让采用 11 代酷睿处理器的轻薄笔记本运行像《无主之地 3》、《孤岛惊魂:新曙光》、《杀手 2》这样的主流 1080p 游戏,即便是出差在外,也可以在工作间隙随时来一把游戏,岂不美哉?

11 代酷睿,轻薄本的优质之选

前面我们介绍了英特尔是如何通过制程工艺升级和架构设计优化,来让 11 代酷睿处理器性能大幅提升,同时功耗显著下降的。

其实除了这两条万年不变的方法,11 代酷睿也通过了一些其他的措施来让处理器性能和功耗达到更好的均衡,提升轻薄本的稳定性,例如封测技术的升级和更聪明的 AI。

11 代酷睿中,英特尔使用了 “混合结合(Hybrid bonding)”技术来对芯片进行封装测试。相比当今大多数芯片采用的 “热压结合(thermocompression bonding)”技术,“混合结合”能够加速实现 10 微米及以下的凸点间距,提供更高的互连密度、带宽和更低的功率。

而 11 代酷睿中采用的 AI 加速单元 GNA 2.0,也有助于提高轻薄本运行时的稳定性。GNA 2.0 可以判断、识别笔记本所处的应用场景,从而对性能资源进行合理的分配调度,让轻薄本在不同的负载场景下有不同的性能输出方案,从而令笔记本能够始终保持流畅运行,进而降低功耗,提高续航能力。

这里,IT之家也不妨向大家介绍几款目前已经搭载 11 代酷睿处理器的轻薄本产品,如果近期有购买笔记本需求的小伙伴可以考虑入手,感受一下我们前面所说的特性在实际应用中可以带来的体验。

首先大家可以考虑近期上市的微星 Stealth 15M 纯净白笔记本,拥有 11 代酷睿 i7-1185G7 处理器,显卡为 RTX 2060MQ,配以 16GB DDR4-3200 内存和 512GB PCIe Gen4 SSD,还搭载了 144Hz 刷新率的屏幕。

来自联想的 YOGA 13s 2021 款也是不错的选择,这款轻薄本搭载的是 11 代酷睿 i5-1135G7 处理器,经过了英特尔 EVO 平台认证,配备了 16GB LPDDR4X-4266 内存,还搭载了 512GB 的 PCIe 4.0 SSD,拥有 2.5K 分辨率的屏幕。

还有雷蛇的 Razer BOOK 13 也是出色的 11 代酷睿轻薄本,处理器可选 i5-1135G7 和 i7-1165G7,配备了 LPDDR4X-4266 内存,搭载了 13 英寸的 16:10 屏,可选 FHD 和 4K 屏,机身重量 1.34kg 起,厚度为 15.15mm。

总体来说 ,11 代酷睿在性能提升和功耗控制上的表现让我们看到了轻薄本在未来的潜力,一方面,更强劲的性能和更低的能耗可以让人们在移动场景下处理更繁重的任务,甚至是进行一些过去游戏本或台式机才能完成的操作;而另一方面,轻薄本本身的应用场景或许也会进一步拓宽,不仅是受到经常出差的用户的青睐,也会应用在对性能要求更高的办公、游戏场景中,取代笨重的传统游戏本或台式机。这些,都有赖于英特尔在平衡处理器性能和功耗的路上持续发力,让酷睿处理器的性能与功耗展现出更高的水平。

未来仍需努力,而眼下,11 代酷睿无疑就是轻薄本的优质之选。

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关键词:业界动态

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