英特尔4.5W芯片4K、VR已征服 下一步是什么?

芯片巨头英特尔一直在努力降低酷睿处理器的面积和功耗,目的是让其能够装入更加超薄,电池容量更小,并且无风扇设计的设备。随着功耗的降低,特别是最早那段时期,性能方面的牺牲相当严重。不过,英特尔的努力不是没有任何成效,那些超薄的平板电脑如今也已经可以塞进一枚 TDP 热设计功耗为 4.5 瓦的酷睿芯片了。

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那么,几年下来,英特尔超低功耗处理器的演进,从根本上究竟如何演变呢?未来的方向又是如何呢?

Core M的成长颇具魅力色彩?

考虑到平板电脑和无风扇类型的笔记本电脑,将有可能是消费类计算设备的未来,英特尔内部早就开始了产品组合及线路图的调整,以尽量满足这些细分市场的需求。英特尔早期适配此类设备的第一条产品也就是很多人熟知的 Ivy Bridge-Y 平台。

Ivy Bridge-Y 并不是“全新”的芯片,它是在此前为超级本设计的 TDP 17 瓦的芯片上改进而来,主要是降低了频率,使之只有 13 瓦的 TDP,再进一步降低就成了 7 瓦芯片。不出所料,Ivy Bridge-Y 并没有得到大量采用,因为这些芯片根本没有那么好。

英特尔的第二次尝试是 Haswell-Y 架构。这一代产品具有更好的功耗管理和设计了,所以可以采用“无风扇”设计,TDP 设定为 11.5 瓦,并且还可以进一步降低性能打造 TDP 仅 6 瓦的芯片。尽管 Haswell-Y 芯片还不是非常出色,但已经比 Ivy Bridge-Y 更好,而且要好得多了。

在 Haswell-Y 之后,英特尔发布了 Broadwell-Y 微架构全新一代超低功耗平台,与 Ivy Bridge-Y 和 Haswell-Y 最大的区别在于工艺制程的进步,从 22 纳米升级到了全新的 14 纳米。这一代才是真正的被定位为无风扇设计的产品,而且终于有了个性的产品品牌 Core M,其 TDP 仅为 4.5 W,为此英特尔还特别打造了很多参考设计,方便厂商基于此打造厚度仅 7mm 的超薄产品。

可以说,首批 Core M 芯片已经相对出色,但依然还是不那么完美。事实上,第一波出货的 Core M 芯片的指标达不到预期水平,并很快停止出货,随后英特尔特别改进了 CPU 和 GPU 的速度。当然了,Broadwell-Y 微架构还是获得了市场的肯定,特别是可拆卸键盘的 2 合 1 设备开始变得流行起来,哪怕是十分轻薄性能也不再是弱不禁风。

第二波 Broadwell-Y 芯片中性能最强的型号为 Core M-5Y71,默认主频为 1.2GHz,单核睿频加速最高可以达到 2.9GHz。所集成的图形处理器单元基础频率为 300MHz,睿频之后最高可以达到 900MHz。

Broadwell-Y 给予了英特尔继续发布下一代产品的信心,一年之后 Skylake-Y 登场。该新一代产品基于相同的 14 纳米工艺打造,不过得益于新架构底层的改进,性能提升了不少,可以处理的任务更多、更快,至少每频率下的性能更出色一些,睿频加速单核最高可以上升到 3.1GHz。另外,图形处理器单元架构也得到了增强,睿频最高达 1GHz。

从业界乃至用户的评价来看,真正让英特尔 4.5 瓦处理器大放异彩的芯片,当属 Skylake-Y 微架构。

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Kaby Lake 再一次出发 依然还可更完美

就在 8 月 30 日,英特尔推出了称之为 Kaby Lake-Y 的产品,其实 Kaby Lake-Y 仍基于与 Skylake-Y 相同的微架构改进,只是在媒体引擎方面做了增强,不过制程工艺换成了增强版的 “14纳米+”。由于工艺的优化十分给力,Kaby Lake-Y 的单核睿频最大可以提升到 3.6GHz,这可是 16% 的频率增幅。

得益于 Kaby Lake-Y 的性能水平提升幅度,英特尔终于可以轻轻松松地吹捧超轻薄产品的生产效率了,声称此类产品尽管又轻又薄,但在性能表现上不必担心有任何妥协。此话听起来不错,但是英特尔做了无可挑剔的工作了吗?

Kaby Lake-Y 真是英特尔目前最好的超低功耗处理器产品了,不过还要加以改进之处依然不少。例如说,直到今天 Y 系家族仍不算真正的 SoC 单芯片解决方案,如下图所示:

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左边那一大片,就是处理器的主要部分了,包含了 CPU 核心、GPU 图形处理单元等等,主要负责繁重主要的工作任务,英特尔最先进的制造技术便体现在此。而在芯片右边的那部分,一般称之为平台控制器(PCH),很多功能的实现都要靠此来实现,包括 USB 连接,SATA/eMMC 连接,音频处理和 PCIe 连接等等,而这部分还是相对较老的制造技术。

Kaby Lake-Y 左边的处理器和右边的外部芯片组两部分,需要通过 OPI 通信,这就影响了芯片的实际能效,PCH 是老技术,即便十分节能了,也还是影响整体的功耗水平。另外,这两部分如果真的实现单芯片解决方案之后,芯片封装之后的尺寸才能变得更小,也更有助于打造外形尺寸更小的产品。

除了基本层面的整合工作之外,英特尔还需要进一步完善的就是通信连接技术,如 Wi-Fi、蓝牙乃至蜂窝调制解调器的集成,只有当这些东西全都封装在单一芯片之内时,才能算是超低功耗芯片的革命成功。

低功耗单芯片将是英特尔的下一步

芯片集成水平的提高,将有助于产品制造商进一步简化成品的设计,因为可以去掉一大堆密密麻麻的东西,让主板更简洁、更薄,成品自然也就更轻薄。当然了,节省出来的空间,还能够用于塞进去其他有意义的组件,比如更大容量的电池。

从英特尔的角度来看,尽管集成度越高,额外组件带来的收益将大幅减少,但不可否认更深度的整合必然是明确的前进方向,更有利于制造商直接采用英特尔的完整解决方案,至于缺失的收益完全可以通过提高每单位芯片产品的定价弥补。我们相信在接下来两代或来来某一代产品中,英特尔会完成这些工作。

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