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沉寂了数年，今年以来， PC市场又重新热闹的回到了市场的中心。 无论是英特尔还是AMD， 都拿全新的制程说事儿， 制程真的那么重要吗！ 讲真，半导体制造真是很偏的一个领域，竟然在PC和手机巨头的推进下，成为普通人群关注的热点。28nm、20nm、14nm一路走来，各种有关英特尔推迟更新至新制程的信息与12nm、7nm的超越之声此起彼伏。就在这个夏日，热闹许久的7nm和10nm都要来了；同时，稍早之前，TSMC（台积电）宣布明年将要开启5nm制程，而三星7nm EUV则低价拿下了NVIDIA和高通订单，新的制程时代就此开启。 制程是什么？简单的描述是线宽，是晶片组成的半导体里弄中的道路宽度。路窄不是问题，关键是一方面要能保证车辆正常通行，另一方面还要防止路两侧房间不会隔路“相望”。英特尔不断的14nm制程优化过程，就是路不变窄的情况下，尽可能盖上更多的房间、住下更多的晶体管。同理，7nm的马路虽窄，但若不能很好地隔离不同“房间”间的干扰，房间的实际面积或距离，并不能随同制程改进而缩小，也就是晶体管密度没有增加，一切都等于白搭。早在2月初，AMD就推出了首款7nm工艺制程的GPU产品，但是Radeon VII架构没有变化，频率也相对较低，真正的7nm全新架构的产品，还要从7月7日开始销售的3代Ryzen CPU和Radeon RX 5700系列GPU算起。 相比不同场合和厂商不断宣教的TSMC 7nm制程，英特尔的10nm制程则是“只听楼梯响，不见人下来”。而就在一个月前的Computex上，英特尔突然宣布了两个“10”，即10nm制程随10代酷睿产品直接部署，最先被应用于即将出货的代号为Ice Lake的轻薄移动平台上，此后，10nm技术将逐步拓展到其他产品领域，如Foveros 3D封装的Lakefield，而至强可扩展（Xeon Scalable）平台（Ice Lake-SP）则将在2020年进行升级；代号为Snow Ridge的首款10nm 5G无线接入和边缘计算的网络系统芯片也将采用Foveros 3D封装技术，今年下半年开始交付，在英特尔产品线上实现快速全面的普及。 英特尔的10nm制程不仅仅是晶体管线宽减小那么简单，堆叠技术、封装技术也随之大幅度改进。其中最具代表性的莫过于Foveros 3D封装技术，该技术可以将不同功能的模块使用不同的制造工艺完成，然后再将它们立体地封装到一颗物理芯片当中，多IP组合灵活（异构）芯片，实现占用面积小、功耗低等特点。 目前最新的数据是，英特尔10nm制程的工艺密度是100.76Mtr/mm2，栅极尺寸为54nm×44nm（越小越好）、SRAM单元面积为0.0312um2（越小越好），均领先于现在TSMC 7nm制程，怪不得后者要这么着急上5nm呢！ 首款产品Lakefield就具备英特尔混合CPU架构特性，将之前分散独立的CPU内核结合起来，支持各自在同一款10nm产品中相互协作：高性能Sunny Cove内核与4个Atom内核有机结合，可有效降低能耗。这颗Foveros 3D封装技术打造的硬币大小的芯片，从下至上，依次是封装基底（Package）、底层芯片（Bottom Chip）、中介层（Active Interposer，中介层上的上层芯片可以包括各种功能，如计算、图形、内存、基带等。中介层上带有大量特殊的TSV 3D硅穿孔，负责联通上下的焊料凸起（Solder Bump），让上层芯片和模块与系统其他部分通信。 该芯片封装尺寸为12mm×12mm、厚1mm，而内部3D堆叠封装了多个模块：基底是P1222 22FFL（22nm改进工艺）工艺的I/O芯片；之上是P1274 10nm制程计算芯片，PoP整合封装的内存芯片。整颗芯片的功耗最低只有2mW，最高不过7W。与CPU核心同步进行的是，Ice Lake的PCH DIE制程工艺也进化为更先进的14nm，Wi-Fi的数字处理单元、音频的数字单元、更强的I/O和更完整的电源控制模块一并集成。 Lakefield还稍微有点远，马上要上市的代号为Ice Lake的10代酷睿U系列产品是英特尔全新架构及全新制程的首款产能，它的意义更为重大。在功耗之外，该产品最大的改变莫过于从更强悍向更智慧的改变。全新“Sunny Cove”核心架构，加入了新一代的AI图形核心Gen11（最大64EU）和英特尔Deep Learning Boost（英特尔DL Boost）人工智能（AI）技术，使PC的AI性能提升为此前的2.5倍，面对语音、视觉、学习等AI应用更为得心应手。Sunny Cove是第一个为AI优化的CPU架构、Ice Lake是第一款为AI优化的PC处理器产品。 也许你会说，AI是好，但是暂时我还用不上，为何我要选择10代酷睿呢？实际上，Sunny Cove的巨大变化，不局限于AI层面。在“传统”应用场景下，新架构也呈现出惊人的跨越式提升：IPC（Instruction Per Clock，每时钟周期指令）性能平均大幅提升18%，对比Skylake架构最多提升40%。相比之下，AMD Zen2提升幅度为13%~15%。 根据已经泄露出的CPU-Z处理器单线程性能数据，频率低1GHz的4核8线程的10代酷睿i7-1065G7成绩仍高过最新的8核16线程Ryzen 7 3800X（超频至4.7GHz）。CPU-Z是非常传统的指令密度性能测试，完全未调用到AI特性，在这种情况下，Sunny Cove能以不到8折的频率，在短板项目中获得更高的成绩表现，未来它在桌面平台上的表现更是不可限量。 无论是Ice Lake（15W、9W）还是Lakefield（7W），都有着极低的平台功耗，SoC甚至SoP化的它们可有效减小系统部分在PC中占据的空间，更低的功耗，对产品外形设计、散热机构设计的压力都更小，面向高移动性应用的定位的非常清晰。 那么在DIY用户更为关注，并且各种争议口水的桌面领域呢？去年10月、今年1月和4月，英特尔分3个批次推出了数十款9代酷睿S及X系列产品，简单的说就是各种性能级别的桌面产品。而根据目前泄露的10代酷睿桌面产品的蓝图，10核将出现在未来产品序列里面，这款产品代号为Comet Lake，制程仍为14nm。最根本的原因是已经非常非常成熟了的14nm制程，再加上预留的模块化架构，能让英特尔很容易地搭建出规格细腻、可满足不同市场需求的产品——2核2核逐步添加的全对称结构，比以4核CCX模块为单位、两个CCX组成1个CCD的DIE大步进、所有核心3级并流的访问延迟，更具产品灵活性和及时满足市场需求。 更重要的是，经过多年优化的14nm制程，能够很好地承受高频率的对品质的压力。实际上，从8代酷睿开始，单核心甚至全核心超频超过5GHz就已不再罕见，而英特尔官方开放5GHz单核睿频则是从9代酷睿开始，更“欺负人”的是，它还将在年底推出编号为Core i9-9900KS的特别版产品，可全核稳定工作在5GHz频率下，其义要比单核心Turbo到高频率、其他核心低频让出散热配额的方式更有意义。 同样还是在上面那张CPU-Z的测试数据图中不难看出，5GHz的Core i9-9900KS（600分）和5.4GHz的Core i9-9900K（660分）性能提升幅度甚至高于频率提升幅度，IPC竟然在这么高频率下还能提升，着实令人刮目相看。 在高IPC和5GHz+的高频率下，别说视频、3D等多媒体应用性能了，就连对线程数量需求没有那么高的游戏，都能从中获益不少。这样来理解为何桌面产品不那么着急上10nm的Ice Lake就不难理解了。 如前文所述，英特尔公布了多个产品线的10nm/Sunny Cove更近计划，但恰恰是各种口水最多的S（桌面）和H（高性能移动）产品上没有任何信息，Comet Lake之后甚至还出现了Rocket Late等14nm制程继续延伸的消息。不过呢，下图看看就罢，毕竟上面的信息虽然流传甚远，但是从目前的时间节点来看，显然已经存在偏差，包括Linux在内的多个系统源代码中已经出现了Ice Lake的桌面酷睿和至强D等产品信息，甚至还有Ice Lake-X——下一代Core X这样的产品！ CHIP更看好英特尔在制程和架构迭代方面的再加速。如果Sunny Cove可以很好地解决包括AI在内的新应用和新形态产品探索，一脚迈入10nm后，2021年另一脚踏入7nm时代则非常值得期待。毕竟EUV成熟后，几nm都不再是大的障碍，新时代真的就这么从10代开始了。
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