技术分析13期-不一样的芯!英特尔CPU详解(英特尔cpu介绍)

Intel 第六代处理器 Skylake 完全解析：CPU 篇

时间过的很快，对于老玩家来说，今年已经迎接第六代 Intel 处理器，当然这还不算古早时期的 Intel 产品。第六代处理器架构命名为 Skylake，根据 Intel 的 Tick-Tock 策略，这次来到了更换架构的 Tock 时程。相较于更换制程的 Tick，变换架构的 Tock 往往能带来更大的效能提升，以及新功能、新技术的实装，这次我们就来看看 Skylake 处理器，新增了哪 4 大特色。

等等，你是不是搞错了什么？为什么 Skylake 会是制程与架构都升级，刚刚不是才说 Skylake 属于更新架构的 Tock 时程吗？从策略面来说，Skylake 的确是延续 Broadwell 的 14nm 制程。但从现实面来看，在台湾你买得到 Broadwell 处理器吗？肯定买不到。

Broadwell 虽在 2014 年底陆续推出移动版产品，但桌上型版本台湾并不上市。对于消费者而言，Haswell 之后就是紧接着 Skylake，因此可说是制程、架构全都升级。现实点的朋友可能会问，从 Haswell 到 Skylake 有什么改变？

过往制程升级，最显而易见的优点就是 TDP 降低。TDP 降低意味着你可以用更小的散热风扇，TDP 虽不等于耗电量，但 TDP 基本上与功耗成正比。比较 Haswell 与 Skylake 的主流四核心处理器 TDP，可看到从 84W 降低到了 65W，省电又减少废热自然是很强势的优点。

14nm 制程 FinFET 缩小到 78%

刚刚提到制程升级的实际好处，那你可能会反过来问制程上 Intel 做了哪些改变？Skylake 用的是第二代 FinFET 电晶体管技术，14nm 与 22nm 的工艺制程相比，Skylake 的电晶体管缩小到原先的 78%、FinFET 鳍片间距缩减到 70%、SRAM 面积更缩小到 54%。数字一再显示，单位面积内，Skylake 的电晶体数量远高于 Haswell，电晶体密度更高。

制程升级要解决的大问题是漏电，虽然 Intel 未明确公布 Skylake 漏电控制的数据，但 Intel 曾说明 14nm 的每瓦效能是 22nm 制程的 2 倍，同为 14nm 制程的 Skylake 可预期功耗表现会优于 Haswell 才是。

虽然在先前推出的 Haswell-E 平台上，已经可以支持 DDR4 内存。然而 Haswell-E 毕竟是高端平台，在消费级产品 Skylake 平台上搭载还是比较有指标意义。特别的是，这次 Skylake 平台并非完全向 DDR4 靠拢，而是 DDR3、DDR4 格并行，可让主机板制造商自行选择要搭配 DDR3 或 DDR4。

并行对消费者的好处显而易见，若你是从 Haswell 升级的人，大可不必丢弃你的 DDR3 内存，买张支持 DDR3 的 Skylake 平台主机版即可。如果你是从 DDR2 平台升级，或是要组台新电脑，那直上 DDR4 对未来的支持度更高。将选择权交给消费者，这点设计倒是让人由衷喜欢。

DDR3、DDR4 选哪个好？

很多人一定会问，到底要选 DDR3 或 DDR4 比较好？个人认为，如果你没预算或平台负担，当然是选择 DDR4 比较好。DDR4 规范早在 2012 年 9 月就大致底定，因此不会碰到规格突然改变的问题。

DDR4 内存相较于前代，有着高时脉、低功耗、高频宽与易于超频的特性。普遍来说，DDR4 都是 DDR4-2133 起跳，最高约 DDR4-4000，且多数为 8GB 的大容量模组，4GB 只是过渡产品。但若你只是要组个基本的平台，选 DDR4 的成本可预见会比较高，且内存较难实际感受出效能差异，这数百至千元的价差是否划算，就端看你的选择而定。

FIVR 的全名是 Full Integrated Voltage Regulator，全整合型电压调节模组。FIVR 从 Haswell 开始搭载，Broadwell 持续使用，直到 Skylake 处理器才被取消。Intel 满早就透露取消 FIVR 的消息，我们无法得知取消的主因，但大多猜测 FIVR 设计方向没错，但目前技术会导致部分效率不彰，因而 Intel 选择在 Skylake 上取消这设计，然而未来可能会重新使用。

说了这么多那 FIVR 是什么？在 Haswell 时期为了强化处理器供电效率，过往主机板必须设计 Core VR、Graphics VR、PLL VR、System Agent VR 等供电模组，并透过这些供电模组提供不同的电压给处理器。Intel 当然会想，如果设计个全能的电压调节模组，并内建于处理器内，会不会让供电更有效率？这就是 FIVR 的设计起源。

事实上，FIVR 对于精确控制电压的确有其效用，并能提高供电效率，主机板厂商也不用设计一堆供电模组，简化了设计复杂度。因此你可以看到 Haswell 平台上，主机板供电相数 4 相就能用，中高端版本也不过 8 至 12 相。过往 24 甚至 36 相的供电已经不存在，但取消 FIVR 后会不会再度复苏值得观察。

FIVR 的隐忧与缺陷

然而 FIVR 会被取消肯定有其弊病，部分认为 FIVR 增加了处理器设计的复杂程度，毕竟必须将 FIVR 整合于处理器内。其次，主流的处理器 TDP（Thermal Design Power），从 Ivy Bridge 时期的 77W 提升到 84W，据称也是 FIVR 的影响。

此外，先前在 IDF 2015 大会上，有提到 FIVR 在 TDP 仅 4.5W 的 Skylake-Y 中表现不佳，因此可能是 Intel 决定整个架构删除 FIVR 的主因。

先前 3 项特点对于部分玩家来说可能无感，但 Skylake 让 BCLK 独立，不会像过往与 PCI-E 时脉连动，造成超频的瓶颈。虽然处理器倍频依然被锁，但 BCLK 可从 100MHz 超到 133MHz，相较于过去只有 5 至 10% 的超频幅度形成强烈对比。

Skylake 设计革新不仅于此

Skylake 除了上述比较容易理解的 4 项特点外，在 GPU、架构方面还有很多新的设计，举凡 EU 数量增加、供电设计更有效率、强化分支预测器等，都是 Skylake 的设计革新。但碍于篇幅有限，CPU 篇到此做个段落。

整体而言，Skylake 对我们而言不仅有架构上的改变，也有制程上的提升，对于消费者来说，DDR3 与 DDR4 并存提供了更多的选择空间。对于玩家而言，BCLK 独立强化超频性，也是值得期待的特色。但新设计可能会带来额外的副作用，就如同当年的 FIVR 一般，新的设计会不会有其他问题，过阵子应该就会知道。但目前而言，Skylake 还是值得期待的新产品。

只认性能你就输了！英特尔第十代酷睿处理器最全解析

前不久，英特尔公布了第十代酷睿处理器“Ice Lake”的命名规则，AnandTech网站也曝光了“次旗舰”级别酷睿i7-1065G7处理器的实测性能（详见《10nm+新架构+Iris Plus核显 第十代酷睿到底有多强？》）。

从结果来看，i7-1065G7的CPU性能提升幅度不算太大，GPU性能则表现抢眼，总体表现似乎没有达成广大消费者对这款最新10nm处理器的心理预期。实际上，第十代酷睿的重点并非性能提升，而是更多影响体验的特性升级。

下面，咱们就来全面解析一下Ice Lake平台的最新特性。字数较多，大家可以先收藏，再仔细阅读哈。

第九代低功耗酷睿哪去了？

2006年，英特尔将奔腾打入冷宫，同时叩了酷睿时代的大门，名曰“Core”的微构架是英特尔AMD多核架构的利器，并最终成为了AMD复兴梦想的终结者，让英特尔在未来十年的CPU战争中始终保持优势地位。

在笔记本领域，英特尔将2010年推出的“Arrandale”划入了第一代酷睿处理器平台，随后又经历了Sandy Bridge→Ivy Bridge→HasWell→BroadWell→Sky Lake→Kaby Lake→Coffee Lake→Coffee Lake Refresh的进化。

细心的朋友不难发现，英特尔第八代移动酷睿处理器（Kaby Lake-U）诞生于2017年8月。问题来了，第九代移动酷睿处理器在2019年4月才刚刚发布，第十代移动酷睿平台的诞生是否太过急躁？

实际上，代号为“Ice Lake”的第十代移动酷睿处理器隶属于Y系列（Ice Lake-Y，9W TDP）和U系列（Ice Lake-U，15W和28W TDP），也就是专门针对无风扇、标准、高性能轻薄本定制的超低功耗版酷睿平台，而2019年4月份面世的第九代移动酷睿平台则隶属于H系列（Coffee Lake Refresh-H），仅适用于高性能的游戏本。

如你所见，Y系列和U系列酷睿直接跳过了第九代——2019年下半年你所能买到的轻薄本产品要么搭载第八代酷睿（如i5-8265U），要么武装第十代酷睿（如i5-1035G1）。

如此算来，Ice Lake发布的时间节点其实是刚刚好。

10nm终于现世 7nm蓄势待发

按照英特尔的“嘀嗒”（Tick-Tock）战略，诞生于2016年的第七代酷睿（Kaby Lake）就应该使用10nm工艺制造了。然而，10nm制程的不断延期，逼得英特尔只能打磨现有的14nm，且在此基础上衍生出了“14nm+”和“14nm++”工艺并沿用至今。

英特尔14nm工艺的首发，其实是来自2014年底上市的第五代移动酷睿Broadwell-Y平台，也就是我们熟悉的第一代酷睿M，如Core M-5Y31

小提示：英特尔曾在2018年推出过i3-8121U这样10nm制程工艺的“样品”，但这款处理器的规格较低，孱弱的性能并未发挥新工艺的优势，很快就淡出了消费者的视野。

我们不妨将目光投向手机芯片领域。台积电早在2018年就量产了7nm制程工艺，并成就了苹果A12、麒麟980和骁龙855的赫赫威名。

2019年下半年，台积电将推出引入EUV极紫外光刻技术的第二代“7nm+”工艺，该技术可以让晶体管的位置更精确，芯片上的晶体管密度可以增加20%，使得单位面积的芯片性能更强大，能耗更低。

与此同时，三星7nm EUV工艺也将于2019年内量产，二者在“纸面的数字”上都能继续保持对英特尔工艺的压制。

在竞争对手即将带来7nm EUV工艺的时间节点，英特尔才推出10nm工艺，是不是有点晚？

按照英特尔的话说，三星和台积电以往采用的晶体管工艺计算公式并不科学。如果从晶体管密度和最小栅极间距两个参数来看，英特尔14nm比对方10nm还要先进，自家的10nm则可媲美对方的7nm工艺。

英特尔给出的逻辑晶体管密度计算公式

但是，台积电和三星即将量产的却是有着EUV技术加持的第二代7nm工艺，它与英特尔的10nm工艺究竟孰强孰弱，还得等实物上市后才能知晓。

换句话说，竞争对手的7nm EUV不会比英特尔的10nm差却是不争的事实，这意味着后者已经无法占据工艺层面的制高点了。

实际上，英特尔10nm制程工艺之所以屡屡跳票，是因为工程师在基础设计阶段过于激进，实际晶体管的密度难以达到最初设计的预期值。

据英特尔首席工程官兼技术、系统架构和客户端产品部分总裁文卡塔·伦度金塔拉透露，英特尔已经在10nm的曲折经历中吸取了大量经验，而7nm工艺将由独立的体系和团队负责（与10nm同步展开），因此新工艺的晶体管密度、功率、性能以及进度可预测性较上代有了大幅进步，有望在2020年就正式推出采用EUV技术的7nm芯片，并重新在微观水平上兑现摩尔定律。如果一切顺利，刚刚量产的10nm很可能成为英特尔所有制程里最“短命”的一代。

但无论如何，随着搭载10nm工艺的第十代移动酷睿Ice Lake处理器的笔记本上市，英特尔有望逐步收复过去一年来流失的份额，全面迎击AMD移动锐龙家族的挑战。

微架构升级 核显再度进化

为了展现“十全十美”这个美好词汇，英特尔Ice Lake集最先进的晶体管技术和全新的微架构于一身，从CPU到GPU、从内存到多媒体、从显示输出到图像处理，再从互连总线到雷电3，第十代移动酷睿处理器堪称“全新打造”，也是迄今为止最为先进的笔记本平台。

为此，英特尔还专门为Ice Lake平台的酷睿i7、酷睿i5、酷睿i3三大产品序列和锐炬Iris Plus核芯显卡都更换了全新的LOGO标识，看起来更具科技感和仪式感。

接下来，我们就将对Ice Lake平台的全新特性依次进行解读。

来自微架构的升级

除了采用10nm制程工艺以外，第十代移动酷睿Ice Lake最大的特色就是改用了全新的“Sunny Cove”微架构，它通过更深（Deeper，缓存更大）、更宽（Wider，执行管线更多）、更智能（Smarter，更好的算法）的特性大幅提升了IPC性能，并在AI、存储、网络、矢量等方面进行了全方位改进，将成为英特尔未来诸多新架构的开端之作。

IPC（Instruction Per Clock，每个时钟的指令），它将决定CPU每一时钟周期内所执行的指令多少，是衡量CPU微架构性能的重要指标。业内用于判断CPU性能的基本公式为IPC×时钟频率（MHz），翻译过来就是在主频相同时，IPC性能提升多少，就代表这颗CPU的性能提升了多少。

根据英特尔的数据显示，Ice Lake的IPC性能相较第六代酷睿Sky Lake提升了18%，但当年i7-6500U（双核四线程）的最高主频只有3.1GHz，而第十代酷睿i7（四核八线程）的最高主频为4.1GHz，所以新一代酷睿CPU整体性能的提升幅度将更为可观。

细心的朋友可能已经发现了一个问题——Ice Lake的最高主频只有4.1GHz？要知道在第八代移动酷睿处理器阵营中，同属U系列的i7-8565U、i7-8559U、i7-8650U、i5-8269U的主频分别达到了4.6GHz、4.5GHz、4.2GHz和4.2GHz，为啥有着全新工艺和架构支持的新一代酷睿最高主频不升反降？

核显游戏不是梦

在第八代移动酷睿处理器家族中，其集成的核芯显卡（下文简称核显）存在24个EU执行单元的UHD620，以及48个EU执行单元的锐炬Iris Plus 650两个版本，EU单元越多性能越强。其中，UHD620用于5W TDP的Y系列（如i5-8200Y）和15W TDP的U系列（如i5-8265U），而锐炬Iris Plus 650则是28W TDP的U系列（如i5-8259U）专属。

第十代移动酷睿Ice Lake的第二大特色，就是提供集成32个EU执行单元的UHD（具体型号未知），以及集成48或64个EU执行单元的锐炬Iris Plus核显（具体型号未知）。

其中，UHD主要用于9W TDP的Ice Lake-Y系列，而48/64个EU单元的Iris Plus则适配15W和28W TDP的Ice Lake-U系列。换句话说，英特尔要大幅提升Y系列处理器的图形性能（EU单元从24个提升到32个），并让Iris Plus逐渐走向主流市场（首次被15W版本的U系列猎装）。

除了增加EU单元数量以外，Ice Lake的核显架构也升级到了Gen 11（八代酷睿以Gen 9.5为主），它支持VNNI、Cryptographic ISA、AVX-512指令集，并对每个EU内的FPU浮点单元都进行了重新设计，包括拓宽架构、优化能效、重塑内存子系统、增强光栅器、增大三级缓存等。

同时，Gen 11核显还引入了“Adaptive Sync”（自适应垂直同步技术，类似英伟达的G-Sync），可以让高刷新率的显示器自动实时同步游戏的帧速，从而有效避免画面撕裂的问题。

此外，Gen 11核显在多媒体和显示性能上也进行了优化，比如支持HEVC(H.265)/VP9视频解码（10bit 4K@60FPS或8K@30FPS），支持DP1.4 HBR3、HDMI2.0b和三屏独立输出功能，集成FP16 HDR显示流水线，支持HDR10、杜比Vision和BT.2020色域等。

别小看这些功能哦，要知道想在4K@60fps下实现完整的HDR效果，在过去可是只有GeForce GTX 10系列的高端独立显卡才能实现的！

由于Gen 11核显拥有更强悍的游戏动力和多媒体功能，所以其全速运行时需要消耗更多的功耗。

为了让Ice Lake可以“完美驾驭”新一代核显的全部性能，英特尔不得不限制第十代移动酷睿CPU部分的最高主频，用“节省”下来的TDP来驱动GPU核显，而这就是十代酷睿主频不升反降的根本原因。同时，第十代酷睿Y系列的TDP也从上代的5W拔高到了9W，也从侧面反映出Gen 11核显的翻天变化。

那么，Gen 11核显究竟有多强？根据英特尔公布的对比数据来看，八代酷睿集成的UHD620除了《CS：GO》以外，在《彩虹六号：围攻行动》、《火箭联盟》、《尘埃：拉力赛2.0》、《坦克世界》和《堡垒之夜》等主流游戏中很难避免卡顿现象（平均帧数低于30FPS），而集成Iris Plus核显的十代酷睿则可轻松突破30FPS大关从而带来更流畅的游戏体验，足以媲美甚至超越往日入门级的独立显卡。

值得关注的是，此次英特尔还有意引导OEM厂商在第十代移动酷睿的cTDP设计上下功夫。

所谓cTDP，即允许厂商针对产品特点对CPU进行定制功耗。以标准15W TDP的U系列酷睿为例，其可配置的TDP-up最高可达25W，而可配置的TDP-down则低至10W。在英特尔的DEMO展示中，搭载第十代移动酷睿的笔记本可以一键在15W TDP（标准模式）或25W TDP（类似狂暴模式）间切换。

据悉，U系列十代酷睿在25W下的游戏帧数相较15W时可以再提升33%，此时的性能甚至可领先于AMD最新移动锐龙7-3700U集成的Radeon RX Vega 10核显！

总之，在Gen 11核显的帮助下，让第十代移动酷睿无需搭配额外的独立显卡，就具备在中低画质下流畅运行主流3D游戏的资质，从而让OEM厂商可以优化主板布局以增加电池容量或继续瘦身。希望DEMO展示中的可切换TDP设计能成为新一代笔记本的标准功能，并迫使英伟达和AMD进一步提升入门级独立显卡的规格，赋予轻薄本更强悍的游戏性能。

为了配合Gen 11核显，英特尔还准备了新一代显卡控制中心，它增加了很多类似NVIDIA Experience的功能，现已支持超过400款游戏自动优化，并且可以针对每一款游戏提供详细的参数设置。

第一次拥抱AI

毫无疑问，AI人工智能是未来所有计算设备都应具备的基础能力，因此英特尔从第十代移动酷睿Ice Lake开始第一次大规模部署AI。

具体来说，Sunny Cove架构支持DLBoost机器学习加速，兼容Windows ML、Intel OpenVINO、苹果CoreML等框架，结合全新的Gen 11核显和低功耗加速器，其AI性能相比八代酷睿提升了最高2.5倍。

在实际应用中，基于AI机器学习的Dynamic Tuning 2.0动态调节技术可以预测工作负载，分析并判断出哪些核心处于最优状态，在高负载任务时会优先选择这些核心来承担工作压力，从而让处理器更长时间运行在更高性能状态。在过去，英特尔的加速功能是通过随机抽选核心来承担高负载任务，而这些核心当时可能并未处在最优状态，由此可能造成效率的滞后。

同时，在Adobe After Effects这类视频编辑软件中，用户只需从几个关键画面帧中圈中需要抠掉的人物，人工智能就可以自动识别整段视频帧中所有涉及相关人物的画面并将其抹掉，同时填补被路人遮挡的区域，并不需要用户逐帧处理。再以本地图像识别为例，八代酷睿需要数分钟才能完成的AI识别和推理工作，新一代酷睿可能只需要数十秒即可完成。

换句话说，就好像当年热门应用逐渐引入GPU加速功能一样，未来会有更多程序会带来AI加速选项，而第十代移动酷睿Ice Lake在开启这类功能时就能实现更高的执行效率。

更出色的周边性能

前文已经提到，第十代移动酷睿Ice Lake将采用Gen 11核芯显卡，虽然更多的并行处理单元可提升性能，但也代表着需要更高的内存带宽才能“火力全开”。

因此，英特尔对内存控制器进行了升级，让其支持最大32GB容量的LPDDR4-3733MHz内存（板载内存颗粒形态，四通道32bit），或最大64GB容量的DDR4-3200MHz内存（传统内存条形态，双通道64bit），超过50GB/s的内存带宽足以释放Gen 11核显的性能潜力。

从上图中我们还能看到Ice Lake的CPU部分集成了两个关键单元，其一是第四代的图像处理单元（IPU），它支持最高1600万像素的摄像头，可进行1080P@120FPS或4K@30FPS视频录制，通过单个IR/RGB摄像头模组就能实现Windows Hello人脸识别技术。

此外，Ice Lake还是英特尔旗下首款直接集成雷电3控制器的处理器平台，兼容未来的USB 4规范，这意味着今后搭载十代酷睿处理器的笔记本都有机会将“接口中的皇帝”——雷电3作为标配，获得40Gbps的传输速度、100W PD协议的供电能力，可以让轻薄本通过外置显卡随时获得同期高端台式机的游戏动力。

虽然Ice Lake上的PCH芯片还停留在14nm时期，但它的功能依旧不可小觑，让第十代移动酷睿的无线通讯技术提升到了Wi-Fi 6 GIG+，支持802.11ax，单个无线连接带宽可达2.4Gbps，相对上代Wi-Fi 5（802.11AC）延迟降低75%、覆盖范围提升4倍，支持更多设备的稳定连接。

当然，英特尔并没有强制OEM厂商必须为十代酷睿笔记本搭配支持Wi-Fi 6 GIG+的无线网卡（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，第十代移动酷睿Ice Lake还支持全新的傲腾H10混合固态硬盘（英特尔16GB/32GB傲腾内存与256GB/512GB/1TB QLC固态硬盘的结合体），并对从八代酷睿开始引入的Audio DSP功能（低功耗下的语音唤醒）进行了升级，具备更好的功耗表现。

总之，第十代移动酷睿Ice Lake通过全新的工艺和架构实现了性能上的突破，并集全新的无线网络技术、存储技术和AI技术于一身，打破了过去移动平台在图形性能（Gen 11核显）、网络性能（Wi-Fi 6）、存储性能（傲腾H10）、连接性能（雷电3）、人工智能（DLBoost）等方面的瓶颈，让新一代轻薄本得以全方位的体验升级。

那么，第十代酷睿处理器的实际表现真的可以达成“十全十美”的既定目标吗？

让我们拭目以待吧。