中关村在线|技术力井喷！深度解析英特尔11代酷睿处理器
随着英特尔正式发布第11代智能酷睿处理器 ， “传闻已久”的Tiger Lake、Xe图形显卡等信息也全面呈现在用户面前 。 作为英特尔10nm制程节点上的第二代正式落地产品 ， Tiger Lake集成了众多全新特性 ， 是近年来英特尔技术力最强大的一次释放 。
接下来 ， 就让我们通过本篇文章 ， 一起走进Tiger Lake的世界 。
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首先要明确的是 ， 现阶段发布的Tiger Lake处理器为Tiger Lake-U系列 ， 即适用于轻薄型笔记本电脑的低功耗处理器 。 桌面级与标压H系列处理器将陆续在明年推出 。
接下来我们看看Tiger Lake处理器的全新特性 ， 其中包括：
·全新设计的Willow Cove微架构·全新的Intel Iris Xe锐炬核显·全新的AI功能·全新的媒体和显示引擎·全新的硬件强化安全特性·整合了Thunderbolt 4·整合了全新的PCIe 4.0接口
除了这些显著的新特性之外 ， 英特尔Tiger Lake处理器还支持Wi-Fi 6无线网络 ， 支持7-28W宽幅热设计功耗调节等特性 。 具体如下：
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在首发序列中 ， 英特尔为用户带来了包括酷睿i3、酷睿i5、酷睿i7在内的9款不同型号处理器 。 其中 ， 英特尔酷睿i7-1185G7处理器达到了4.8GHz单核睿频能力 ， 接近标压与桌面级处理器睿频能力 。
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在了解了英特尔11代酷睿基本信息之后 ， 接下来我们从架构、技术、AI、性能四个层面 ， 为大家详细解读英特尔11代酷睿处理器的特性 。
·更加全能的架构单元
上一代Ice Lake处理器采用了Sunny Cove微架构 ， 而全新的Tiger Lake则采用了在Sunny Cove微架构上进一步优化的Willow Cove微架构 ， 这使得Tiger Lake处理器在4核8线程基础之上 ， 最高做到了4.8GHz单核睿频 ， 同时其整体功耗能够控制在7-15W和12-28W之间 ， 给OEM留下了极大的可控空间 。
我们都知道 ， Ice Lake的软肋在于主频和睿频频率都比较低 ， 这直接影响了Ice Lake CPU部分的性能释放 ， 而Tiger Lake通过优化微架构来提升睿频能力 ， 并使之看齐标压处理器 ， 可见英特尔对Ice Lake的短板认知还是非常明确的 。 Tiger Lake一举弥补了这一不足 。
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为了提升整体性能 ， Tiger Lake的总线从基本结构上实现了带宽提升 ， 有效降低延迟 。 并且采用了全新的内存控制器 ， 支持LP4/x-4266和DDR4-3200规格的内存 ， 最大容量分别可支持32GB和64GB ， 进一步消除内存瓶颈 。
图形方面我们会在后面的文章中单独介绍 ， 全新的Intel Iris Xe核显最高达到96个EU单元 ， 并且支持全新的Intel DL Boost：DP4a人工智能加速指令 。
基于全新的显示引擎 ， Tiger Lake可支持4个4K显示器或1个8K显示器输出 ， 全新的编码引擎可支持4K60fps 10-bit和8K30fps 10-bit视频编码 。 此外 ， Tiger Lake还整合了全新的IPU6图像处理引擎 ， 可实现4K90fps视频的流畅播放 。
而为了改善功耗和性能 ， 英特尔还为Tiger Lake打造了全新的GNA 2.0神经网络加速器 ， 这也是Tiger Lake平台三大AI智能引擎之一 。
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全新的英特尔第11代酷睿处理器提供了两种不同规格的封装 ， 如下图所示：
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可以看到 ， 左侧较大的封装对应12-28W TDP高性能处理器 ， 主要应用于主流的轻薄型笔记本电脑、雅典娜计划产品之中；右侧较小的封装规格对应7-15W低功耗处理器 ， 可以实现无风扇设计 。
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综合来看 ， Tiger Lake SoC支持可使电脑随时处于低功耗待机/唤醒状态的Modern Standby功能；拥有Audio DSP芯片 ， 支持待机状态下的低功耗语音唤醒 ， 使电脑随时处于低功耗待命状态；它拥有全新的GNA 2.0神经网络加速器 ， 支持DP4a指令 ， 使其AI性能提升高达5倍；支持超分辨率技术；支持高性能AV1解码；支持AVX2指令集以及Intel DL Boost深度学习加速功能；支持IPU 6高质量图像处理引擎 。
七大底层特性使得Tiger Lake处理器在矢量、标量、图形计算、视频流媒体编解码、人工智能加速等方面有着更为全面的表现 ， 这也是英特尔为第二代10nm制程产品交出的一份近乎完美的答卷 。 让我们对于后续的Tiger Lake-S、Tiger Lake-H有了更多期待！
·性能与功能兼备的Xe LP核显
持续关注PC行业的朋友 ， 对于英特尔Xe架构可以说是一种又熟悉、又陌生的感觉 。 因为在Tiger Lake发布之前 ， 英特尔已经多次在各种场合谈及Xe架构的基础技术特性 。
首先需要明确的是 ， 英特尔将Xe GPU划分为三个档次：
1.Xe LP(低功耗)：用于核显、入门级独显 ， 标准TDP 5-20W ， 最高可扩展到50W 。
2.Xe HP(高性能)：用于主流和发烧消费市场、数据中心和AI领域 ， 标准功耗75-250W 。
3.Xe HPC(高性能计算)：用于超级计算机等 ， 目前还没有披露太多详细参数 。
可以看到 ， 由图形架构大神Raja Koduri掌舵打造的Xe架构具有很高的可扩展性 ， 通吃入门到发烧 ， 普通PC到超级计算机平台的通用图形架构 。
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随Tiger Lake而来的 ， 也就是Intel Iris Xe核显 ， 正是Xe LP级别的显卡 。 其最高执行单元达到96个 ， 核心频率达到1.35GHz ， 能够在1080P 60fps下运行《英雄联盟》、《CS:GO》等游戏；且能够在1080P 30fps下运行《战地5》、《绝地求生》等高画质游戏 。 整体性能相比上一代Ice Lake搭载的Iris Plus核显提升2倍 ， 执行单元数量从64个提升到96个 ， 核心频率从1.1GHz提升到1.35GHz ， L3达到3.8MB ， 性能相比AMD Ryzen 7 4800U搭载的集显提升1.5倍 。
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英特尔Xe核显优化了EU单元 ， 使用8位浅层矢量来达到浮点单元的资源利用 ， 这是Iris Xe核显性能大幅提升的底层原因 。
从Tiger Lake的SoC构成来看 ， Xe图形架构中的显示引擎和媒体引擎 ， 是英特尔11代酷睿在创意设计、视频编解码、4K/8K视频显示方面最为重要的武器 。 如显示引擎 ， 除了提供支持4个4K和1个8K显示器输出之外 ， 还原生支持HDR10、杜比视界、360Hz刷新率以及Adaptive Sync技术 。
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媒体引擎则使Tiger Lake处理器支持AV1硬件解码、12bit端到端高速视频管线 。 赋予了Tiger Lake处理器更加强大的媒体功能 。
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此外值得一提的是 ， 除了在架构上下功夫之外 ， 英特尔还格外注重驱动和软件层面的优化 ， 彻底重构了DX11驱动 ， 使负载变得更低 。 同时还支持游戏锐化、配置优化、即时游戏调校 ， 因此使得Intel Iris Xe核显达到了与MX350独显相媲美的图形性能 。
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总体来看 ， Xe LP核显从基本规格上相较Gen 11核显提升明显 。 除上述特性之外 ， 它还具备高效线程控制特性 ， 支持VRS可变着色率 ， 每时钟周期最多处理24个像素、48个纹理 。 FP16、FP32浮点性能提升幅度达到84％ ， 并且首次引入INT8整数处理能力 ， 性能达到8.29TOPS 。
·SuperFin晶体管技术助力性能释放
Tiger Lake之所以能够有效的整合Willow Cove微架构和Xe LP核显 ， 以及众多IO单元 ， 最为重要的底层技术就在于全新的10nm SuperFin晶体管技术 。
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简单而言 ， SuperFin技术从底层晶体管设计上实现了进一步优化 ， 不仅重新设计了晶体管 ， 而且重新设计了金属堆栈 。
首先 ， 英特尔通过添加全新的高性能晶体管 ， 以及改善的栅极工艺来提升驱动电流 ， 使电荷具有更高的移动性 ， 并降低了源漏电阻 ， 实现了更低的电容 。
英特尔在高频敏感IP中使用这一全新的晶体管技术 ， 如处理器内核 ， 高速总线和内存子系统 ， 同时还在非高频率关键IP中 ， 如Type-C和PCIe中 ， 使用现有高阀值电压晶体管 ， 从而使其变得更加高效 。 这些技术使得晶体管的运行速度得到提升 ， 同时降低泄漏 ， 进而降低这些晶体管的运行电压 。
其次 ， 在改善金属堆栈方面 ， 英特尔的工程师大幅改善了中低层电阻 ， 并大量使用导通孔 。 同时 ， 在晶体管顶层还增加了2层额外的高性能层 ， 以使其达到更高的峰值频率 。 此外 ， 通过提升MIM电容器能力 ， Tiger Lake处理器可以胜任更高负载的任务 ， 提供快速而稳定的供电响应 。
因此 ， Tiger Lake处理器能够释放出比前代产品更强的CPU和GPU性能 ， 根本原因就在于全新的SuperFin晶体管技术带来了卓越的底层优化 。
·三大AI技术加持使Tiger Lake更全能
对于英特尔而言 ， 人工智能技术与电脑的结合是未来推动PC产业发展的重要方向之一 。 而从处理器底层去支持AI技术 ， 则是最为有效的做法 。 因此 ， 英特尔为Tiger Lake带来了包括Intel DL Boost：VNNI ， Intel DL Boost：DP4a ， Intel Gaussian&Neural Accelerator三大AI加速器 。
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很多人对于AI在PC上应用的意义并没有概念 。 其实简单来说 ， AI技术能够帮助PC更加智能的调控性能、延长续航 ， 也能够在实际应用中帮助用户简单、快速的完成相关任务 。
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首先来看本次最为引人关注的Intel DL Boost：DP4a
Intel DL Boost：DP4a是Xe核显的标志性指令之一 。 它使用32位元累积来计算 ， 一个4位浅层矢量点积 ， 从而加快了8位元整数推断 。 这种强大的4元素矢量点积扩展 ， 经过优化之后加速了用于人工智能的推断 ， 并且在深度学习中也有所应用 。
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Intel DL Boost：VNNI并非首次出现在酷睿平台之上 。 英特尔在Tiger Lake上继续沿用了这一技术 。 VNNI为处理器提供了卓越的人工智能性能或矢量神经网络指令 ， 可以加速基于卷积神经网络的算法 。 它把此前的三个独立指令 ， 也就是一个矢量相乘和两个矢量相加 ， 整合成一个矢量点积指令 ， 从而提供比竞品高1.7倍的性能 。
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Intel Gaussian&Neural Accelerator ， 即GNA2.0 ， 是英特尔打造的低功耗人工智能加速器 。 它专门针对工作流负载进行了优化 ， 比如在听写、翻译或是动态降噪方面 ， 能够帮助用户提升体验 。 如视频会议过程中的背景消噪 ， 就是其典型应用场景 。
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此外 ， GNA2.0最大的特性在于它是一个独立的IP区块 ， 因此能够在CPU或GPU忙于执行其它工作负载时而正常工作 ， 并且能够以更省电、更低功耗的状态 ， 实现每毫瓦每秒10亿次运算 。 而其峰值运算能力可达到每秒380亿次！
通过把正确的人工智能工作流工作负载交付给GNA处理 ， 就可以进一步缓解CPU的计算负荷 ， 这是GNA技术最大的价值所在 。
·各项性能测试胜过AMD锐龙4000U
无论是基础架构、先进的晶体管技术 ， 还是AI技术、图形性能 ， 最为直观的体现还是要在实际应用中见真章 。 文章的最后 ， 让我们来看看英特尔Tiger Lake处理器的官方测试结论 。
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首先在SYSmark 25、3DMark FS模式、MLPerf对应的CPU、GPU以及AI性能测试中 ， 英特尔酷睿i7-1185G7处理器相比AMD Ryzen 7 4800U处理器来说 ， CPU和GPU性能分别高出28%、67% ， AI性能是后者的4倍 。
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在具体应用中 ， 如Premiere、Photoshop、Lightroom等 ， 英特尔酷睿i7-1185G7对比AMD Ryzen 7 4800U也分别高出2倍、2.7倍以及1.6倍 ， 具体测试项目可以参看上图 。
在视频编辑任务中 ， 英特尔酷睿i7-1185G7完成全部工作负载的时间比AMD Ryzen 7 4800U快2倍 。
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在基于AI技术的照片处理任务中 ， 英特尔酷睿i7-1185G7比AMD Ryzen 7 4800U总体快2.7倍 。
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得益于Intel Iris Xe核显加持 ， 英特尔11代酷睿拥有更加出色的游戏性能 ， 能够流畅运行《全面战争：特洛伊》、《战地5》、《PUBG》等画质级大作 。
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此外 ， 英特尔还测试了Tiger Lake处理器在诸多主流游戏中的帧数表现 ， 其中 ， 《火箭联盟》、《DOTA 2》、《CS:GO》等游戏帧数突破100fps 。
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相对于AMD Ryzen 7 4800U而言 ， 全新的英特尔11代酷睿处理器在游戏性能方面也实现了全面超越 ， 具体测试结果如下：
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而从与MX350独显的测试对比中可以看出 ， 目前Tiger Lake所搭载的Xe LP核显已经达到了与其持平的性能状态 。
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此外 ， 英特尔还对比了酷睿i7-1185G7和AMD Ryzen 7 4800U处理器在插电和不插电状态下的性能损耗情况 。 由下图可见 ， 酷睿i7-1185G7处理器不插电性能损耗仅为5% ， 而Ryzen 7 4800U不插电性能损耗高达38% 。
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在各类Benchmark软件测试中 ， 英特尔11代酷睿处理器也全面领先AMD Ryzen 4000U处理器 。
·结语
时下 ， PC行业竞争加剧已经是不争的事实 。 随着AMD崛起 ， 英特尔感受到了更加紧迫的竞争压力 。 这也可能是我们在Tiger Lake上看到如此多新技术、新特性的重要原因之一 。
【中关村在线|技术力井喷！深度解析英特尔11代酷睿处理器】目前 ， 基于英特尔11代酷睿的产品还未正式上市 ， 不过从官方数据来看 ， Tiger Lake算是交出了一份令人满意的答卷 ， 其性能优势通过底层架构、晶体管技术优化 ， 通过AI技术、全新的Xe架构图形显卡得到全面释放 ， 相信会给用户带来更加满意的产品 。
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