人类已经达到了CPU的天花板?

小夏 家居 更新 2024-01-30

上周五,英特尔正式宣布了新一代移动芯片,从此,i3、i5、i7将从笔记本上抹去并取而代之Ultra系列

Ultra5系列、Ultra7系列、Ultra9系列将是Intel处理器优劣的区别新参考资料

这听起来是不是很神奇?而根据英特尔的官方声明,这是他们40年来最大的变化。

但经过实际测试,你会发现,在CPU能力方面,这一代Ultra确实不......超

在Ultra芯片上,英特尔第一次拆解了不同的功能模块,然后按照不同的工艺制作出来,最后把模块拼图一样拼在一起。

这次拆解的功能模块有4种计算模块、SOC模块、图形模块、IO模块

其中,计算模块和图形模块比较通俗易懂,即以往移动处理器中的CPU和GPU,“SoC模块的组成非常复杂”,有2个功耗非常低的超小核负责AI计算的NPU和内存控制器。

IO模块负责处理器的所有外部通信,如USB、WiFi、蓝牙、网络、PCI-E等。

四个模块的功能不同,使用的工艺也存在差异。 计算模块 (CPU) 使用 Intel 最新的7nm节点(官方称为Intel 4),镜像模块(GPU)采用台积电的5nm节点,SOC和IO为台积电的6nm工艺。

在撰写本文时,国内发布会还在进行中,我干脆翻阅了一下英特尔的国外宣传资料,发现在CPU部分,最新的Ultra7旗舰机型Ultra 7 165H在单核性能上都无法击败上一代低压版的i7,在多核方面,也只有8%多。 与老对手AMD相比,领先优势并不多。

这是怎么回事?工艺来自10nm(正式名称为 Intel7)。7nm,性能几乎没有增长,牙膏厂又挤牙膏了

不一定,如果你仔细观察了这几年的芯片行业,你会发现,从AMD、英特尔到苹果和高通这些巨头发布的新芯片都没有像往年那样改进。

以苹果为例,无论是手机使用的A系列处理器,还是笔记本使用的M处理器,在更新的时候,往往会和上一代进行比较。 例如,苹果最近发布的M3 Pro,在新闻发布会上cpu在比较部分,只出现了上一代的产品m1 pro

再来看另一组数据,依旧是苹果,不过这次重点放在了自己手机使用的A系列处理器上,从A6到A9,每一代都在过程中有所改进,但是从A10开始,这个过程就不再是每年都在进步了,但是每两年一次

这些都说明在cpu人类已经接近极限。 仅通过工艺增加晶体管数量的时代已经过去。

这有几个原因:

首先,随着我们越来越接近1nm限制目前的芯片技术储备已经触底反弹,要制造出更小的晶体管,需要在许多学科上取得突破。

在实际生产中,越来越多的芯片采用先进的工艺生产。以苹果使用的台积电3nm工艺为例,需要多次打磨并不断优化,才能实现良率最高的N3X节点。 按照N3B、N3E、N3P、N3X的路线来看,苹果使用的N3E远非3nm的最佳性能。

其次,先进工艺还体现在费用前面提到的M3系列芯片,在流片试产期间,苹果向台积电支付了费用10亿美元!当然,你可能会认为这笔钱是对的三万亿这对苹果来说不算什么,但别忘了,所有的钱最终都会转嫁出去消费者在头上。

苹果也可以直接给台积电一万亿,直接采用良率更低的2nm甚至1nm工艺技术来提升CPU性能,但到时候可能需要笔记本十万完成。 毕竟布鲁斯·韦恩仍然是少数。

所以在CPU方面,未来应该更难看到以前的那种情况,每年都在改善。

难道就没有可以拯救芯片行业的“超级英雄”吗?

答案是肯定的chiplet

Chiplet的解释很简单,就是通过某种技术将许多小芯片连接在一起,形成一个大芯片。

这一次的英特尔超系列就是这项技术的产物。 虽然CPU部分不高,但它取出了自家独立显卡的核心,做成了一个小芯片,放在了这一代Ultra中。

因此,Ultra 的 GPU 容量提升了 2 倍,基本等于目前最强的核心显卡——AMD 的 780M。 有了小芯片的想法,英特尔也做了一些有趣的事情,比如在SoC模块中塞进了两个低功耗的模块“超小原子核”。在处理简单浏览网页的低功耗任务时,只会调动这两个超小内核,而不是CPU模块这提高了整体电池寿命

就在上前发声之前,我看了一下相关的评测,Ultra的CPU性能可能没有提升,但是续航确实有所提升。

在经济性方面,小芯片也表现非常出色。

首先,开发人员不需要花费大量精力将所有东西都设计在一个芯片上,这大大降低了研发的难度和周期。 例如,为了跟上AI时代,SoC模块中增加了Ultra大量 NPU

其次,使用不同的工艺可以节省成本,如前所述,这次Ultra的CPU模块使用的是自己最新的技术,其余的则使用台积电的5nm 和 6nm工艺。

当然,小芯片也有助于提高芯片的算力,比如苹果的M2 M1 Ultra系列芯片,将两颗M1 2 Max芯片组合在一起,实现了算力的提升。

此前被列入实体清单的中国BR100算力卡,也通过两颗芯片的内部链接,实现了全球算力第一的壮举。

那么,小芯片很难实现吗,我们会在那里吗在弯道上超车机会?

过去,每个人都将所有功能集成在一个芯片上,因为数据是以这种方式传输的最快的。一旦芯片分离,在组装中,如何实现它们之间的高速数据传输就变成了难以解决的问题

直到最近10年先进封装技术这个问题的出现就解决了。 在芯片之间利用硅片链接,然后芯片通过自身小颠簸它与硅片相连,实现高速数据传输。

乍一看,这听起来和大家每天把CPU主板没什么区别,但实际上,除了芯片只有几毫米之外,上面只有小凸起十几个微米尺寸,还要保证成百上千的小凸起座椅不出错,是啊非常困难

除了芯片,还应该做硅片穿孔和电线保证互联互通,经过这一系列操作。 还需要封装到普通的PCB板上,复杂的工艺导致了世界上只有三家公司能够很好地完成先进封装。

它们是台积电、英特尔和三星。 除以上 2 项外5D封装,HBM 内存所使用的3D封装技术也是这三种应用中最好的。

根据我之前查阅的研究报告,我们在包装方面仍然处于相对落后的局面,但在先进封装的测试阶段许多国内公司在世界上都取得了一些名字。

近日,还有可喜消息传来,兆芯在国内发布的新一代KX-7000系列处理器采用小芯片技术,实现了CPU性能提升2倍、GPU性能提升4倍。 另外,根据我查阅的信息,国内也有几家企业掌握了很好的包装技术,但为了避免一些不必要的麻烦,我就不说他们的名字了。

在摩尔定律放缓的今天,越来越多的芯片厂商正在转向小芯片之路,通过HBM、Ultra等案例,小芯片确实是提高算力的更经济的方式。

同时,制造过程的放缓也给我们带来了迎头赶上的机会。 虽然我们在包装方面还有很长的路要走,但要赶上制造工艺比较容易。 只要大家心态平平,正视差距,努力追赶,很快就会有很多关于小芯片和封装的好消息。

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