创新力Max，英特尔亮出最新产品矩阵

编者按：上周英特尔举办了一场引人注目的“架构日”活动，公布了未来多年的产品技术路线图、技术战略规划以及一系列新技术，新加入英特尔的业界大神Raja Koduri 、Jim Keller以及英特尔首席工程技术官Murthy Renduchintala也纷纷登台演讲并极为罕见地一起接受了外媒Anandtech的问答采访。在这里，我们摘译了当中一部分报道和访谈，向大家介绍一下英特尔的最新技术布局，还有英特尔高层对自己技术产品的一些评价。

英特尔被世人熟知的是CPU，存储，还有近年来收购的FPGA、但其实在GPU方面，也有不错的表现。过去通过在其CPU中集成显卡，英特尔已经在这方面完成了深厚的技术积累，但他们最近又宣布了其独立显卡计划，这将和3D封装等技术一起，共同构成英特尔未来角逐市场的、极具竞争力的产品矩阵。

独立显卡：英特尔的新“武器”

我们并不满足于仅仅谈论2019年将带来什么，我们还看到了英特尔在2020年将如何应对其显卡业务。就在此时，Raja宣布了英特尔独立显卡业务的新产品品牌：

英特尔将使用Xe品牌为它的一系列显卡命名，这些显卡在之前的讨论中被非正式地称为“Gen12”。Xe将从2020年开始，覆盖从客户端显卡到数据中心显卡解决方案的所有领域。

英特尔实际上对这个市场进行了细分，这表明Xe也涵盖了未来的集成显卡解决方案。如果从这张幻灯片判断，英特尔似乎希望Xe覆盖从入门级到中档、再到发烧友、再到人工智能等诸多领域，与竞争对手最好的产品竞争。

英特尔表示，Xe将从10nm技术开始，并将遵循英特尔的单栈软件(single stack software)理念，因此英特尔希望软件开发人员能够利用CPU、GPU、FPGA和AI，所有这些都使用一套API。这款XE设计将为几代显卡奠定基础，并表明英特尔现在已经准备好围绕一个品牌向前发展。

其中一张幻灯片存在一些混淆，因为英特尔可能会使用新的品牌名称来引用它的一些FPGA和AI解决方案。我们要看看到时候能否得到答案。

延续摩尔定律的新方法：3D封装

在半导体领域做过大量芯片设计的人都应该清楚，目前生产的大多数CPU和SoC都是基于单片裸片，单芯片内部已经具备了所需要的全部功能，然后放进一个封装里，进入一个系统。更罕见的是多芯片封装，多个芯片通过共享连接放在一个封装中。除此之外，我们还看到了内插器或嵌入式桥接器，旨在将不同的芯片与高速互连结合在一起。现在，英特尔已准备好将3D堆叠引入大众市场。

现代芯片设计面临的最大挑战之一是最小化裸片面积。小裸片可以降低成本，通常也可以降低耗电成本，并且可以使之更容易在系统中实现。然而，当涉及到提取性能时，我们却正处于微缩的极限，大型单片裸片，甚至是多芯片封装的一个缺点是内存太远了。英特尔现在已准备好谈论其Foveros技术，该技术包括以小的形式将不同技术结合在一起的有源内插器(active interposer)。

Foveros：显然是希腊语中“了不起”的意思

Raja介绍这项技术的方式是从讨论工艺技术开始的。英特尔多年来一直专注于高性能工艺节点，试图从其高性能核心中提取尽可能多的性能。除此之外，英特尔还以类似的节奏运行IO优化的工艺节点，但更适合PCH或SoC-type的功能。

126x和127x是英特尔工艺节点技术的内部编号系统，尽管他们没有区分BKM更新的“+”节点变体。但问题是，英特尔已经知道，它需要根据所需晶体管的类型、性能和功率进行某些流程优化。下一步，英特尔将扩大其节点基础，以便覆盖更多的功率和性能点。

因此，在这个例子中，Raja推出了2019年的工艺技术。对于制造工艺，计算在10nm上有1274工艺，IO有1273工艺(14nm)，而这个新的特殊Foveros技术是P1222下的。除了制造方面，英特尔还将致力于制造节点的计算方面的优化。此外，还将对未来节点技术进行一系列开发。这里的目标是，每种类型的晶体管用例可以是不同的，并且没有一种适用于所有类型的方法。

解决这个问题的一种方法是通过芯片集和封装。通过为每种情况下的工作选择最佳晶体管，无论是CPU、GPU、IO、FPGA、RF，还是其他任何东西，只要有正确的封装，就可以将其组合在一起，从而获得最佳的优化效果。

所以这就是Foveros所适用的地方。Foveros是英特尔新推出的有源内插器(active interposer)技术，这种设计是超越自身EMIB设计的一步，适用于小型实现或具有极高内存带宽要求的实现。对于这些设计来说，数据传输的每比特功率非常低，但封装技术必须处理降低的凹凸间距、增加的凹凸密度以及芯片堆叠技术。英特尔表示，Foveros已经准备就绪，可以大规模生产。

因此，Foveros “3D”封装听起来像芯片内插器，就像我们在AMD的Fiji或英伟达的高端数据中心GPU上看到的那样。然而，英特尔超越了那些产品正在做的工作，实际上是将内插器作为设计的一部分。内插器包含将电源和数据传送到顶部芯片所需的通硅孔和走线，但它也承载平台的PCH或IO。实际上，它是一个完全工作的PCH，但是有通孔，允许芯片连接在顶部。

这项技术的第一次迭代并不像上面的幻灯片那么复杂，只需使用一组CPU核心连接到下面的PCH，但其想法是，可以选择一些功能放在大型内插器上，这样这些功能就可以从上面的芯片中删除，以节省空间。这也让英特尔在不同的芯片中使用不同的晶体管类型，我们得到的例子是使用一个构建在22FFL工艺节点上的内插器，在顶部裸片上有一组10nm的CPU。在此之上，DRAM是在POP封装中的。听起来很酷对吧?

事实上，英特尔在演示区有一两个Foveros芯片。英特尔解释说，这些是x86混合设计，在同一块10nm的硅片上结合了一个大Core和四个较小的Atom核心。我肯定我以前听说过“big.Little”，但我很震惊英特尔真的要这么做!

Hybrid x86 CPU：不错的尝试

也许有人会纠正我，但我不记得哪一次英特尔把多个不同配置的x86核心放在同一块芯片上(是英特尔Edison吗?)。自从ARM开始在智能手机上使用其big.Little设计以来，一个长期存在的问题是，英特尔是否会做类似的事情，无论是将大小凌动核心，还是将高性能的酷睿纳入其中。当英特尔离开智能手机和平板电脑市场时，我们认为这个想法已经不复存在。但是，就像复活的僵尸一样，它已经从坟墓中复活了。我们来看看英特尔的Hybrid x86 CPU。

这款小巧的12x12封装采用英特尔的Foveros技术构建，采用22FFL IO芯片作为有源内插器(active interposer)，用TSV连接至10nm裸片，其中包含一个Sunny Cove核心和四个凌动(Tremont?)核心。这款小芯片比一美分硬币还小，设计的待机功率为2mW。这种芯片似乎是为移动设备设计的。

此图是制造图。展示了将POP内存放置在Fovoros设计之上以提供最终产品的想法。非常像移动芯片。

英特尔展示的演示系统看起来与以前的Sunny Cove设计相似，但是这个散热器更小，并且有几个不同的连接器。我们被告知这个芯片将支持PCIe for M.2以及UFS，这两者都可以在移动设备上找到。这块主板上也有几个SIM卡连接器。

然而，关键部分是这张英特尔幻灯片上的框图。在这里，我们看到一个带有0.5 MB专用中型缓存的“Big CPU”，四个带有共享1.5 MB L2缓存的“Small CPU”，一个具有4MB最后一级缓存的非核心，一个支持LPDDR4的四通道内存控制器(4x16位)，一个带有Gen11核显的64 EU设计，Gen 11.5显示控制器，新的IPU，支持DisplayPort 1.4的MIPI，所有这一切都在一个小型封装中。

不过说真的，这有可能成为英特尔的一大收入来源。他们制造的这款芯片可以让核心在不使用时进入C6休眠状态，裸片尺寸小于12x12mm(144 mm2)，并面向7W以下的无风扇设备市场。这是一个大Core，四个Atom核心和一个GT2 64 EU设计。

英特尔实际上说，这个产品的出现是因为一个客户要求一款性能与之相当，但待机功率为2mw的产品。为了做到这一点，英特尔在公司内部创造并改进了一些技术。最终产品显然是这个客户的理想选择，但芯片也可供其他OEM使用。

从我们与英特尔高管的问答环节中可见，这项技术显然还处于起步阶段，英特尔现在有了一个新的玩具可以玩。Jim Keller表示，在内部，他们正在尝试使用这项技术的许多新东西，看看哪些是可行的，什么会成为一个好产品，因此，到2019年和2020年，我们应该会看到更多的Foveros设计。

英特尔高管对10nm进度、Foveros等问题的回应

问：英特尔的许多CPU微架构都受到了工艺节点技术延迟的影响。出了什么问题?采取了哪些措施来确保这种情况不会再发生?

Raja Koduri/Jim Keller：我们的产品与晶体管能力是两回事。英特尔拥有惊人的IP，但它们都位于10nm工艺节点。如果我们在14nm上使用它，那么我们在14nm上会有更好的性能。我们在公司内部采用了一种新的方法来将IP与工艺技术分离。你需要知道顾客购买的是产品，而不是晶体管系列。AMD在苦苦挣扎的时候，为了改变设计方法，也经历了同样的转变。在苹果，这种方法被称为“总线”(Bus)方法。

Murthy Renduchintala：这代表了我们作为一家公司过去考虑工艺节点技术的方式。这是公司向前发展的“框架记号”(限制因素)。我们已经了解了很多关于把它应用到14nm的知识。我们现在必须确保我们的IP不是节点锁定的。IP在多个节点之间的可移植性对于应急计划非常重要。我们将继续在我们的设计中大胆冒险，但我们也会有应急策略。我们需要尽可能多的无缝路线图，以备不时之需，并确保在需要时尽快执行这些路线图，以符合客户期望。你将看到未来的节点技术，如10/7nm，比以前有更多的重叠，以保持设计的流畅性。如果我们的产品设计不局限于10nm，那么我们在14nm上的产品组合可能会更好。

问：我们是否会在高端市场看到10nm单片台式CPU?

Raja Koduri：是的。

问：10nm怎么样了?它有变动吗?

Raja Koduri：它正在改变，但并没有变动。从英特尔开始应对的过程中学到了很多经验教训。我们在制造和设计之间建立了一个更好的模式。我们需要在产品和工艺节点上有好的抽象概念。当一切进展顺利时，这个问题并没有显现出来，所以也不是问题。当过程中发生了一些不好的事情时，就会变得复杂起来，因此道路也被堵住了。其他家用抽象的方法解决了这个问题。我们需要确保这种情况不会再次发生，我们希望在路线图中建立弹性。

问：是否有结合CPU/GPU/AI/FPGA做混合SoC的计划?

Raja Koduri：在我们的路线图中会结合可扩展矢量/矩阵。我们的客户需要的是可扩展的解决方案。无论什么样的芯片，客户都需要类似的编程模型。

问：聘请Raja、 Jim，并将外部人员引进英特尔有什么影响?

Murthy Renduchintala：英特尔极具创新精神。我们希望增加这种化学反应，确保我们引进了解英特尔并能带来创新的好想法的人。因为我们需要慎重看待市场竞争也要确保英特尔具备竞争力。通过让有经验的人参与进来，我们确保不断挑战自身执念和现状，从而平衡内部争论。这显示了英特尔吸纳外部想法的能力。我们在外面争取最好的人，因为我们需要他们加入，与内部最优秀的人协作。

问：英特尔目前的5G策略是什么?

Murthy Renduchintala：我们考虑的5G涵盖了数据中心、网络、边缘、设备。英特尔认为，向5G的过渡及其对网络的影响，在加速数据和催化软件定义网络方面，与从模拟向数字的飞跃一样具有变革意义，届时定制芯片将被容器技术取代。它将加速网络的“云化”。边缘非常重要，尤其是为了最大限度减少新服务的延迟，亚毫秒级延迟对于这些服务来说非常关键。无线接口也很重要。智能云领域将成为驱动这些行业飞快发展的“飞轮”。我们在11月份提到，XMM 5G调制解调器将在2019年下半年交付给合作伙伴，并在2020年初推出产品。它是一种多模5G LTE架构，支持全部3个毫米波频段和6 GHz以下频率。

问：由于Thunderbolt 3需要额外的芯片，你对未来OEM的采用怎么看?

Murthy Renduchintala：集成Type-C Thunderbolt 3是第一代。我们会在未来改进它，这是这项技术的自然谱系。我们在不断思考有多少集成在芯片中，有多少留在电路板上。

Raja Koduri：这是一个巨大的IP挑战，不仅对Thunderbolt 3如此，对其他IP也是如此。集成PHY(端口物理层)很重要。例如，通过分解FPGA阵列中的收发器，我们可以将大量精力放在解耦的IP上。

问：在Foveros的演示中，该芯片结合了基于酷睿微架构的大型x86内核和基于凌动微架构的小型x86内核。我们能否期待未来大核和小核具有相同ISA总线标准?

Raja Koduri：我们正在努力。它们必须拥有相同的ISA总线标准吗?Ronak和他的团队正在研究这个问题。但是，我认为我们的目标是让软件尽可能地简单，以便开发人员和客户使用。这是我们的架构师为确保此类产品顺利进入市场所面临的挑战。明年我们还将对这类产品的封装进行讨论。你今天看到的芯片，虽然它最初主要是为特定客户设计的，但它不是定制的产品，从这个意义上讲，它将适用于其他OEM。

Murthy Renduchintala：我们已经迈出了第一步。第一步是飞跃，下一步是渐进。正如我们所说的One API策略，如果我们将API一致化，那么它将适用于我们所有的CPU。Foveros也是一种新的部件/产品，它表明我们的产品组合中有一个空白，并帮助我们创建了解决问题的技术，我们希望在未来通过新IP扩展这一领域。

问：在Foveros上的尝试如何?

Jim Keller：Raja在负责GPU，因此他对计算元素之间的高带宽连接很感兴趣。这是一项新技术，我们也在进行一些试验。试验之路充满曲折，我们在实现堆叠技术的前一年就达到了这一行业电流密度的极限，所以为了提高堆叠的性能，我们在不同的领域做了很多尝试。如果依然不可行，那么就没有必要使用这项技术。但是我们很开心地尝试着，乐此不疲，在接下来的5年里，我们会在很多地方看到Foveros。我们将为自己甚至还不知道的问题找到新的解决办法。