《流星湖》架构详解：了解英特尔新一代处理器

在过去的一两年里，我们听到了很多关于英特尔即将推出的硅片路线图，处理器品牌的根本性变化，以及英特尔将参考其未来制造工艺的新行话(英特尔4，英特尔7)。今年9月，英特尔正在剥离代号为“流星湖”的下一代处理器的另一层外壳。

在旧的英特尔世界里，这些芯片很可能被称为这家芯片巨头的第14代酷睿处理器。但这种说法已经过时了，虽然英特尔没有详细说明其首款Meteor Lake芯片的名称、速度或馈送细节，但该公司确实展示了其即将到来的创新的广泛前景。

Meteor Lake处理器将首先进入消费者笔记本电脑(而不是台式机芯片)，考虑到早期简报中对效率和电池寿命节省的高度重视，这并不令人意外。但英特尔仍未完全涉足这一新一轮处理器浪潮。在最近一次名为英特尔技术之旅的关于流星湖的行业和媒体深度演示中，英特尔详细介绍了即将推出的芯片是如何采用新设计、最新技术和新功能制造的，英特尔声称这些新设计将提高性能和效率。

再说一次：英特尔还没有讨论即将推出的具体流星湖芯片型号，也没有谈论第一批实现，也没有分享有关性能的细节。但在科技巡回赛期间，它透露了大量关于流星湖的棒球内幕信息。最新的英特尔移动处理器应该有几个变化，从芯片的制造和设计到用户可用的功能。以下是所有新产品的快速概述，从硅片到更高版本。

什么是流星湖？英特尔首款酷睿超芯片

今年早些时候，我们了解到英特尔芯片是为了进行重大的品牌重塑而设立的，给英特尔酷睿处理器起了更简单的名字，并取消了明确的代号(第12代酷睿、第13代酷睿等)。但流星湖改变的不仅仅是标签。英特尔对新芯片的几乎所有方面都进行了改造，从芯片布局到架构，增加了新功能、新功能，并为未来的更多创新开辟了一条道路。

Meteor Lake还包括对制造工艺的更改，引入了结合CPU部件的重新想象的“堆叠式”3D设计，并对近年来推出的分层高功率与低功率处理器核心方法进行了扩展。有了这么多事情，是时候重新推出人们熟悉的英特尔处理器了。英特尔可能会称之为第一代英特尔酷睿超处理器的背后就是这种处理器设计，为了简单起见，去掉了“i”。

英特尔4制造：7纳米终于问世

英特尔最大的升级是在代工层面，转向它现在所说的英特尔4工艺。这一新的7纳米(7纳米)制造工艺使用了极紫外(EUV)光刻技术，这是一种芯片制造方法，允许芯片变得越来越小，使摩尔定律与更小的晶体管一起保持在更小的位置，因此在给定的表面积上保持更多。

根据英特尔自己的说法，英特尔使用的EUV光刻设备可能是有史以来最复杂的机械，但其好处更容易理解：更好的可伸缩性和更高的能效。与之前的10纳米Intel 7工艺相比，Intel 4预计将提供20%的性能功耗比。

它还针对高性能应用进行了优化，支持低电压和高电压操作，使CPU在高效处理不同进程方面具有更大的灵活性。

Foveros 3D芯片堆叠：不再是巨石

Foveros是英特尔的新封装技术，它使用3D堆叠将多个组件瓦片(有时被称为芯片)组合到一个芯片中。这使得英特尔可以使用分门别类的设计(更多的是关于在某个时刻是什么)，这比以前将CPU作为单一平板或“整体”的方法更具定制化。

摆脱单一设计意味着英特尔现在可以单独定制处理器的每个部分，针对特定功能进行优化，并将这些部件组装成一个小的、高效的3D堆栈。这也意味着芯片的不同部分可以使用不同的生产方法。英特尔可以选择使用其最新的(目前是英特尔4)方法来制造中央处理部分，同时它可以继续使用较旧的工艺来制造最终组装的芯片的其他部分(允许英特尔利用现有的生产线和技术)，甚至将部分完全外包给其他制造商。

流程改进的另一个关键方面？对于英特尔来说，它让公司能够从预先测试的组件中精确地组装处理器，而不是在制造后将整个组装好的CPU“打包”。入库是根据给定样本中有多少组件无法满足制造商对当前体系结构的最高标准，对完成的CPU进行分离和分类的过程。

没有达到标准的组件会根据这些缺陷被打包成“次要”版本。绑定是获得不同处理器能力层的方法，现在可能会被称为英特尔9、英特尔7、英特尔5等等。测试中的顶级样品最终都是“9”级芯片，一直到下一级。

在这种新的平铺组件模型中，英特尔可以用已经测试过的部件组装它的CPU。这也使得未来的功能开发变得更容易，因为该公司可以更新整个芯片的各个部分，而不需要完全重新设计整个“单片”单片处理器。

现在，所有这些在理论上听起来可能很棒，但这些瓷砖需要以眨眼的速度相互交谈。将所有这些块连接在一起需要特殊的芯片到芯片互连，即连接CPU不同部分以进行I/O、功率传输和芯片到芯片布线的字面上的微线。这就是该公司的Foveros技术发挥作用的地方。Foveros使用高密度、高带宽和低功耗的互连，统一了设计的不同部分。

这并不是一种全新的方法–AMD多年来一直采用芯片设计–但这对英特尔来说是一个巨大的转变，它将在该公司未来制造处理器硬件的方式中发挥巨大作用。

英特尔的瓦片布局和分解设计：拆分

这种基于瓷砖的新方法是一种分类设计。与设计单个单片芯片不同，CPU可以由更小、更简单的部件组成，并组装到一个基片上，使用上述互连将它们融合到一个芯片裸片中。但这种类似Voltron的方法需要几个不同的部件一起工作。

流星湖将使用四个不同的瓷砖，每个瓷砖都专门用于现代处理器中使用的不同技术：计算、图形、SoC和I/O。

流星湖芯片的核心是大多数人在讨论处理器时所想到的经典意义上的东西。Compute Tile包含为您的系统执行繁重任务的性能核心(P核心)和高效核心(E核心)。基于最新的7纳米Intel4工艺，这是四种瓷砖中最先进的一种。

英特尔的P核现在有了一种新的微体系结构，该芯片制造商将其称为“紫檀湾”。与此同时，E-core已经更新了名为“Crestmont”的微体系结构。在增强多线程工作负载、增加缓存容量和内存带宽以及为AI工作负载提供加速方面取得了具体进展。

线程导向器是所有这一切的关键组件。该固件内置在硬件中，是前一代英特尔芯片的一个功能，确保正在进行的处理任务在正确的时间被分流到最佳内核。对于Meteor Lake，改进的线程导向器将这些核与更好的任务调度能力和改进的指导结合在一起，将要求较低的任务分流到E核或SoC瓷砖上发现的新的“低功耗E核”(稍后将对其进行详细介绍)，以提高效率和节省能源。

这种动态优先级排序将P核保留给需求更高的任务，并且可以节省能源，因为有时可能根本不需要旋转Compute Tile。英特尔还与微软共同设计了新版Thread Director，以使其更接近Windows 11，以实现硬件和软件之间的更紧密集成。

SoC Tile是一种包罗万象的功能，包括基本媒体和显示控制、Wi-Fi连接和硬件安全。但它也有一个新的特殊区域。

SoC Tile的一个专用区域，英特尔在其简报中将其称为“低功耗岛”，提供了额外的高效处理核心的孤立集群：上面提到的低功耗E-核心。顾名思义，这些核心针对处理低提升工作负载和后台进程进行了优化，提供了更高的效率，并为要求更苛刻的应用程序进程保留了计算磁贴上的核心。

此外，由于低功耗孤岛可以与高性能内核分开进行电源管理，因此它消除了当前CPU中出现的一些电源开销。如果一组任务根本不需要使用Compute Tile上的P-core或E-core，那么让该Tile休眠一段时间，而所有的操作都发生在Island上，就可以节省电能。

SOC Tile还包括英特尔第一个集成的人工智能引擎，一个专门用于高效运行本地客户端AI模型的神经处理单元(NPU)。(在早先围绕流星湖的讨论中。NPU也被不同地称为“VPU”。)NPU与CPU协作处理AI工作负载。英特尔将其放在SoC瓷砖上是为了提供对芯片其他部分的高带宽访问，使人工智能能够增强从图形到Wi-Fi性能的一切。(在本文中阅读有关流星湖NPU的更多信息。)

说到其他功能，SoC Tile包括显示和媒体支持，内置了原生HDMI 2.1和DisplayPort 2.1，以及8K HDR内容支持和高级AV1编解码器。该磁贴还管理Wi-Fi连接，支持当前的Wi-Fi 6e和即将到来的Wi-Fi 7网络。

SoC Tile也是内存控制器和双倍数据速率(DDR)总线的所在地，用于与系统内存进行通信。

第三个磁贴是图形磁贴，它处理游戏、内容创建和部分媒体流的所有图形和计算工作负载。在这里，英特尔展示了它的另一个新技术产品线：英特尔弧线。此磁贴将Arc图形技术(在此环境中称为炼金师Xe LPG)直接集成到CPU图形磁贴中。(点击链接，了解更多有关Meteor Lake新的芯片上Arc图形的信息。)

这一结果将大大提升英特尔集成显卡支持的实力和能力。这种弧线级的性能将不会在所有的流星湖芯片上提供，但英特尔现在将提供超过其今天的Iris Xe解决方案的集成显卡。

芯片的最后一部分都是关于连接性的，处理来自外部连接的所有引脚和信号。这些传统上包括USB和存储等连接，英特尔指定新平台集成了迅雷4和PCI Express Gen 5等标准。

尽管英特尔没有直接这么说，但我们怀疑迅雷5的支持可能也是如此。英特尔声称(在专门针对迅雷5的另一次简报中)，新的迅雷标准将于2024年推出。对于英特尔来说，在即将到来的第一波流星湖芯片中加入新标准可能还为时过早。但如果未来宣布推出流星湖机器时，迅雷5再次被提及，我们也不会感到惊讶。

英特尔的Chiplet形状的回归即将到来

近年来，英特尔在笔记本电脑和台式机市场的大部分层面都面临着来自各方的竞争压力，从AMD到苹果(与ARM)和其他移动芯片制造商。流星湖不仅仅是过去几代英特尔酷睿处理器的迭代，也是为了在未来几年保持竞争力而在流程和理念上的重大转变。

随着英特尔的供应商合作伙伴已经知晓情况(当然也在努力将第一款流星湖处理器整合到即将到来的系统设计中)，这一声明向消费者意味着更强大、更多功能的基于英特尔的笔记本电脑即将出现，很可能是在这个假日季节之后。

我们不知道这些新的CPU将在什么时候出现在新的笔记本电脑上，尽管英特尔已经确认新的酷睿超芯片将于12月14日发布。随着2024年的CES即将到来，迅雷5也定于2024年，明年初似乎是一个可靠的猜测，因为OEM开始发布基于Meteor Lake的机器，Meteor Lake将首次亮相。随着新的细节浮出水面，以及第一款配备流星湖的笔记本电脑发布，我们将进行报道。很快就会有更多的流星。