只認性能你就輸了!英特爾第十代酷睿處理器最全解析!

CFan 電腦愛好者 2019-08-06 08:15產品 標簽:英特爾 處理器 性能

前不久,英特爾公布了第十代酷睿處理器“Ice Lake”的命名規則,AnandTech網站也曝光了“次旗艦”級別酷睿i7-1065G7處理器的實測性能(詳見《10nm+新架構+Iris Plus核顯 第十代酷睿到底有多強?》)。

命名規則

從結果來看,i7-1065G7的CPU性能提升幅度不算太大,GPU性能則表現搶眼,總體表現似乎沒有達成廣大消費者對這款最新10nm處理器的心理預期。實際上,第十代酷睿的重點并非性能提升,而是更多影響體驗的特性升級。

全系規格列表

下面,咱們就來全面解析一下Ice Lake平臺的最新特性。字數較多,大家可以先收藏,再仔細閱讀哈。

第九代低功耗酷睿哪去了?

2006年,英特爾將奔騰打入冷宮,同時叩了酷睿時代的大門,名曰“Core”的微構架是英特爾狙擊AMD多核架構的利器,并最終成為了AMD復興夢想的終結者,讓英特爾在未來十年的CPU戰爭中始終保持優勢地位。

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在筆記本領域,英特爾將2010年推出的“Arrandale”劃入了第一代酷睿處理器平臺,隨后又經歷了Sandy Bridge→Ivy Bridge→HasWell→BroadWell→Sky Lake→Kaby Lake→Coffee Lake→Coffee Lake Refresh的進化。

細心的朋友不難發現,英特爾第八代移動酷睿處理器(Kaby Lake-U)誕生于2017年8月。問題來了,第九代移動酷睿處理器在2019年4月才剛剛發布,第十代移動酷睿平臺的誕生是否太過急躁?

實際上,代號為“Ice Lake”的第十代移動酷睿處理器隸屬于Y系列(Ice Lake-Y,9W TDP)和U系列(Ice Lake-U,15W和28W TDP),也就是專門針對無風扇、標準、高性能輕薄本定制的超低功耗版酷睿平臺,而2019年4月份面世的第九代移動酷睿平臺則隸屬于H系列(Coffee Lake Refresh-H),僅適用于高性能的游戲本。

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如你所見,Y系列和U系列酷睿直接跳過了第九代——2019年下半年你所能買到的輕薄本產品要么搭載第八代酷睿(如i5-8265U),要么武裝第十代酷睿(如i5-1035G1)。

如此算來,Ice Lake發布的時間節點其實是剛剛好。

10nm終于現世 7nm蓄勢待發

按照英特爾的“嘀嗒”(Tick-Tock)戰略,誕生于2016年的第七代酷睿(Kaby Lake)就應該使用10nm工藝制造了。然而,10nm制程的不斷延期,逼得英特爾只能打磨現有的14nm,且在此基礎上衍生出了“14nm+”和“14nm++”工藝并沿用至今。

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英特爾14nm工藝的首發,其實是來自2014年底上市的第五代移動酷睿Broadwell-Y平臺,也就是我們熟悉的第一代酷睿M,如Core M-5Y31

小提示:英特爾曾在2018年推出過i3-8121U這樣10nm制程工藝的“樣品”,但這款處理器的規格較低,孱弱的性能并未發揮新工藝的優勢,很快就淡出了消費者的視野。

我們不妨將目光投向手機芯片領域。臺積電早在2018年就量產了7nm制程工藝,并成就了蘋果A12、麒麟980和驍龍855的赫赫威名。

2019年下半年,臺積電將推出引入EUV極紫外光刻技術的第二代“7nm+”工藝,該技術可以讓晶體管的位置更精確,芯片上的晶體管密度可以增加20%,使得單位面積的芯片性能更強大,能耗更低。

與此同時,三星7nm EUV工藝也將于2019年內量產,二者在“紙面的數字”上都能繼續保持對英特爾工藝的壓制。

在競爭對手即將帶來7nm EUV工藝的時間節點,英特爾才推出10nm工藝,是不是有點晚?

按照英特爾的話說,三星和臺積電以往采用的晶體管工藝計算公式并不科學。如果從晶體管密度和最小柵極間距兩個參數來看,英特爾14nm比對方10nm還要先進,自家的10nm則可媲美對方的7nm工藝。

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英特爾給出的邏輯晶體管密度計算公式

但是,臺積電和三星即將量產的卻是有著EUV技術加持的第二代7nm工藝,它與英特爾的10nm工藝究竟孰強孰弱,還得等實物上市后才能知曉

換句話說,競爭對手的7nm EUV不會比英特爾的10nm差卻是不爭的事實,這意味著后者已經無法占據工藝層面的制高點了。

實際上,英特爾10nm制程工藝之所以屢屢跳票,是因為工程師在基礎設計階段過于激進,實際晶體管的密度難以達到最初設計的預期值。

據英特爾首席工程官兼技術、系統架構和客戶端產品部分總裁文卡塔·倫度金塔拉透露,英特爾已經在10nm的曲折經歷中吸取了大量經驗,而7nm工藝將由獨立的體系和團隊負責(與10nm同步展開),因此新工藝的晶體管密度、功率、性能以及進度可預測性較上代有了大幅進步,有望在2020年就正式推出采用EUV技術的7nm芯片,并重新在微觀水平上兌現摩爾定律。如果一切順利,剛剛量產的10nm很可能成為英特爾所有制程里最“短命”的一代。

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但無論如何,隨著搭載10nm工藝的第十代移動酷睿Ice Lake處理器的筆記本上市,英特爾有望逐步收復過去一年來流失的份額,全面迎擊AMD移動銳龍家族的挑戰。

微架構升級 核顯再度進化

為了展現“十全十美”這個美好詞匯,英特爾Ice Lake集最先進的晶體管技術和全新的微架構于一身,從CPU到GPU、從內存到多媒體、從顯示輸出到圖像處理,再從互連總線到雷電3,第十代移動酷睿處理器堪稱“全新打造”,也是迄今為止最為先進的筆記本平臺。

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為此,英特爾還專門為Ice Lake平臺的酷睿i7、酷睿i5、酷睿i3三大產品序列和銳炬Iris Plus核芯顯卡都更換了全新的LOGO標識,看起來更具科技感和儀式感。

接下來,我們就將對Ice Lake平臺的全新特性依次進行解讀。

來自微架構的升級

除了采用10nm制程工藝以外,第十代移動酷睿Ice Lake最大的特色就是改用了全新的“Sunny Cove”微架構,它通過更深(Deeper,緩存更大)、更寬(Wider,執行管線更多)、更智能(Smarter,更好的算法)的特性大幅提升了IPC性能,并在AI、存儲、網絡、矢量等方面進行了全方位改進,將成為英特爾未來諸多新架構的開端之作。

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IPC(Instruction Per Clock,每個時鐘的指令),它將決定CPU每一時鐘周期內所執行的指令多少,是衡量CPU微架構性能的重要指標。業內用于判斷CPU性能的基本公式為IPC×時鐘頻率(MHz),翻譯過來就是在主頻相同時,IPC性能提升多少,就代表這顆CPU的性能提升了多少。

根據英特爾的數據顯示,Ice Lake的IPC性能相較第六代酷睿Sky Lake提升了18%,但當年i7-6500U(雙核四線程)的最高主頻只有3.1GHz,而第十代酷睿i7(四核八線程)的最高主頻為4.1GHz,所以新一代酷睿CPU整體性能的提升幅度將更為可觀。

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細心的朋友可能已經發現了一個問題——Ice Lake的最高主頻只有4.1GHz?要知道在第八代移動酷睿處理器陣營中,同屬U系列的i7-8565U、i7-8559U、i7-8650U、i5-8269U的主頻分別達到了4.6GHz、4.5GHz、4.2GHz和4.2GHz,為啥有著全新工藝和架構支持的新一代酷睿最高主頻不升反降?

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由于Sunny Cove微架構大幅提升了IPC性能,所以即便第十代移動酷睿處理器的主頻有所降低,其CPU性能也有機會超過上代同檔次但主頻更高的前輩們。至于實際的性能差異,感興趣的朋友請點擊10nm+新架構+Iris Plus核顯 第十代酷睿到底有多強?

核顯游戲不是夢

在第八代移動酷睿處理器家族中,其集成的核芯顯卡(下文簡稱核顯)存在24個EU執行單元的UHD620,以及48個EU執行單元的銳炬Iris Plus 650兩個版本,EU單元越多性能越強。其中,UHD620用于5W TDP的Y系列(如i5-8200Y)和15W TDP的U系列(如i5-8265U),而銳炬Iris Plus 650則是28W TDP的U系列(如i5-8259U)專屬。

第十代移動酷睿Ice Lake的第二大特色,就是提供集成32個EU執行單元的UHD(具體型號未知),以及集成48或64個EU執行單元的銳炬Iris Plus核顯(具體型號未知)。

其中,UHD主要用于9W TDP的Ice Lake-Y系列,而48/64個EU單元的Iris Plus則適配15W和28W TDP的Ice Lake-U系列。換句話說,英特爾要大幅提升Y系列處理器的圖形性能(EU單元從24個提升到32個),并讓Iris Plus逐漸走向主流市場(首次被15W版本的U系列獵裝)

除了增加EU單元數量以外,Ice Lake的核顯架構也升級到了Gen 11(八代酷睿以Gen 9.5為主),它支持VNNI、Cryptographic ISA、AVX-512指令集,并對每個EU內的FPU浮點單元都進行了重新設計,包括拓寬架構、優化能效、重塑內存子系統、增強光柵器、增大三級緩存等。

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同時,Gen 11核顯還引入了“Adaptive Sync”(自適應垂直同步技術,類似英偉達的G-Sync),可以讓高刷新率的顯示器自動實時同步游戲的幀速,從而有效避免畫面撕裂的問題。

此外,Gen 11核顯在多媒體和顯示性能上也進行了優化,比如支持HEVC(H.265)/VP9視頻解碼(10bit [email protected][email protected]),支持DP1.4 HBR3、HDMI2.0b和三屏獨立輸出功能,集成FP16 HDR顯示流水線,支持HDR10、杜比Vision和BT.2020色域等。

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別小看這些功能哦,要知道想在[email protected]下實現完整的HDR效果,在過去可是只有GeForce GTX 10系列的高端獨立顯卡才能實現的!

由于Gen 11核顯擁有更強悍的游戲動力和多媒體功能,所以其全速運行時需要消耗更多的功耗。

為了讓Ice Lake可以“完美駕馭”新一代核顯的全部性能,英特爾不得不限制第十代移動酷睿CPU部分的最高主頻,用“節省”下來的TDP來驅動GPU核顯,而這就是十代酷睿主頻不升反降的根本原因。同時,第十代酷睿Y系列的TDP也從上代的5W拔高到了9W,也從側面反映出Gen 11核顯的翻天變化。

那么,Gen 11核顯究竟有多強?根據英特爾公布的對比數據來看,八代酷睿集成的UHD620除了《CS:GO》以外,在《彩虹六號:圍攻行動》、《火箭聯盟》、《塵埃:拉力賽2.0》、《坦克世界》和《堡壘之夜》等主流游戲中很難避免卡頓現象(平均幀數低于30FPS),而集成Iris Plus核顯的十代酷睿則可輕松突破30FPS大關從而帶來更流暢的游戲體驗,足以媲美甚至超越往日入門級的獨立顯卡。

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值得關注的是,此次英特爾還有意引導OEM廠商在第十代移動酷睿的cTDP設計上下功夫。

所謂cTDP,即允許廠商針對產品特點對CPU進行定制功耗。以標準15W TDP的U系列酷睿為例,其可配置的TDP-up最高可達25W,而可配置的TDP-down則低至10W。在英特爾的DEMO展示中,搭載第十代移動酷睿的筆記本可以一鍵在15W TDP(標準模式)或25W TDP(類似狂暴模式)間切換。

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據悉,U系列十代酷睿在25W下的游戲幀數相較15W時可以再提升33%,此時的性能甚至可領先于AMD最新移動銳龍7-3700U集成的Radeon RX Vega 10核顯!

總之,在Gen 11核顯的幫助下,讓第十代移動酷睿無需搭配額外的獨立顯卡,就具備在中低畫質下流暢運行主流3D游戲的資質,從而讓OEM廠商可以優化主板布局以增加電池容量或繼續瘦身。希望DEMO展示中的可切換TDP設計能成為新一代筆記本的標準功能,并迫使英偉達和AMD進一步提升入門級獨立顯卡的規格,賦予輕薄本更強悍的游戲性能。

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為了配合Gen 11核顯,英特爾還準備了新一代顯卡控制中心,它增加了很多類似NVIDIA Experience的功能,現已支持超過400款游戲自動優化,并且可以針對每一款游戲提供詳細的參數設置。

第一次擁抱AI

毫無疑問,AI人工智能是未來所有計算設備都應具備的基礎能力,因此英特爾從第十代移動酷睿Ice Lake開始第一次大規模部署AI。

具體來說,Sunny Cove架構支持DLBoost機器學習加速,兼容Windows ML、Intel OpenVINO、蘋果CoreML等框架,結合全新的Gen 11核顯和低功耗加速器,其AI性能相比八代酷睿提升了最高2.5倍。

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在實際應用中,基于AI機器學習的Dynamic Tuning 2.0動態調節技術可以預測工作負載,分析并判斷出哪些核心處于最優狀態,在高負載任務時會優先選擇這些核心來承擔工作壓力,從而讓處理器更長時間運行在更高性能狀態。在過去,英特爾的加速功能是通過隨機抽選核心來承擔高負載任務,而這些核心當時可能并未處在最優狀態,由此可能造成效率的滯后。

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同時,在Adobe After Effects這類視頻編輯軟件中,用戶只需從幾個關鍵畫面幀中圈中需要摳掉的人物,人工智能就可以自動識別整段視頻幀中所有涉及相關人物的畫面并將其抹掉,同時填補被路人遮擋的區域,并不需要用戶逐幀處理。再以本地圖像識別為例,八代酷睿需要數分鐘才能完成的AI識別和推理工作,新一代酷睿可能只需要數十秒即可完成。

換句話說,就好像當年熱門應用逐漸引入GPU加速功能一樣,未來會有更多程序會帶來AI加速選項,而第十代移動酷睿Ice Lake在開啟這類功能時就能實現更高的執行效率。

更出色的周邊性能

前文已經提到,第十代移動酷睿Ice Lake將采用Gen 11核芯顯卡,雖然更多的并行處理單元可提升性能,但也代表著需要更高的內存帶寬才能“火力全開”。

因此,英特爾對內存控制器進行了升級,讓其支持最大32GB容量的LPDDR4-3733MHz內存(板載內存顆粒形態,四通道32bit),或最大64GB容量的DDR4-3200MHz內存(傳統內存條形態,雙通道64bit),超過50GB/s的內存帶寬足以釋放Gen 11核顯的性能潛力。

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從上圖中我們還能看到Ice Lake的CPU部分集成了兩個關鍵單元,其一是第四代的圖像處理單元(IPU),它支持最高1600萬像素的攝像頭,可進行[email protected][email protected]視頻錄制,通過單個IR/RGB攝像頭模組就能實現Windows Hello人臉識別技術。

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此外,Ice Lake還是英特爾旗下首款直接集成雷電3控制器的處理器平臺,兼容未來的USB 4規范,這意味著今后搭載十代酷睿處理器的筆記本都有機會將“接口中的皇帝”——雷電3作為標配,獲得40Gbps的傳輸速度、100W PD協議的供電能力,可以讓輕薄本通過外置顯卡隨時獲得同期高端臺式機的游戲動力。

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雖然Ice Lake上的PCH芯片還停留在14nm時期,但它的功能依舊不可小覷,讓第十代移動酷睿的無線通訊技術提升到了Wi-Fi 6 GIG+,支持802.11ax,單個無線連接帶寬可達2.4Gbps,相對上代Wi-Fi 5(802.11AC)延遲降低75%、覆蓋范圍提升4倍,支持更多設備的穩定連接。

當然,英特爾并沒有強制OEM廠商必須為十代酷睿筆記本搭配支持Wi-Fi 6 GIG+的無線網卡(AX201),所以大家不要指望定位偏低的新品可以享受到第六代Wi-Fi的魅力。

除了上述特性以外,第十代移動酷睿Ice Lake還支持全新的傲騰H10混合固態硬盤(英特爾16GB/32GB傲騰內存與256GB/512GB/1TB QLC固態硬盤的結合體),并對從八代酷睿開始引入的Audio DSP功能(低功耗下的語音喚醒)進行了升級,具備更好的功耗表現。

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總之,第十代移動酷睿Ice Lake通過全新的工藝和架構實現了性能上的突破,并集全新的無線網絡技術、存儲技術和AI技術于一身,打破了過去移動平臺在圖形性能(Gen 11核顯)、網絡性能(Wi-Fi 6)、存儲性能(傲騰H10)、連接性能(雷電3)、人工智能(DLBoost)等方面的瓶頸,讓新一代輕薄本得以全方位的體驗升級。

那么,第十代酷睿處理器的實際表現真的可以達成“十全十美”的既定目標嗎?

讓我們拭目以待吧。

 

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