英特爾3D封裝技術(shù)，什么鬼？

來(lái)源：雷科技互聯(lián)網(wǎng)組，| 編輯：TSknight

2023年9月19日，英特爾正式發(fā)布基于Intel 4制程工藝的首個(gè)處理器平臺(tái)——Meteor Lake。得益于先進(jìn)的Foveros 3D封裝技術(shù)，Meteor Lake實(shí)現(xiàn)了全新的分離式模塊結(jié)構(gòu)，將傳統(tǒng)的單處理器設(shè)計(jì)分為多模塊設(shè)計(jì)，Meteor Lake的處理器將由計(jì)算模塊、IO模塊、SoC模塊、圖形模塊，通過(guò)全新的架構(gòu)打造出能耗比更出色的處理器。

遺憾的是目前英特爾還沒(méi)有公開14代酷睿處理器的確切規(guī)格，相關(guān)的詳細(xì)信息估計(jì)要等另一場(chǎng)發(fā)布會(huì)再公開，預(yù)計(jì)時(shí)間應(yīng)該是在10月份。不過(guò)，相對(duì)于新一代處理器的規(guī)格，Intel 4的各種變化更讓人在意，這是英特爾繼12代酷睿之后，又一次對(duì)處理器的結(jié)構(gòu)進(jìn)行大刀闊斧的改變，甚至引入了許多傳統(tǒng)PC處理器所沒(méi)有的新功能。

在AI大模型成為熱門之后，英特爾或許是所有PC處理器廠商中跟進(jìn)速度最快的，在14代酷睿處理器中，我們就已經(jīng)看到了為AI準(zhǔn)備的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)處理單元（NPU）。早前，英特爾就公布了多個(gè)基于處理器設(shè)計(jì)的AI大模型，其中就有針對(duì)低功耗處理器設(shè)計(jì)的模型，讓用戶可以在本地部署小規(guī)模的AI，處理一些文字工作。

而在14代酷睿處理器之后，PC處理器也將進(jìn)入一個(gè)新的紀(jì)元。

全新架構(gòu)，新在哪里？

傳統(tǒng)的PC處理器基本是單核心結(jié)構(gòu)，少數(shù)處理器會(huì)在一個(gè)基板上放置兩個(gè)芯片，組成一個(gè)處理器，但是從芯片本身來(lái)看，依然是延續(xù)了傳統(tǒng)的芯片設(shè)計(jì)方法，只是將兩顆芯片合二為一。

而Meteor Lake架構(gòu)則采用了分離式的模塊設(shè)計(jì)，所以，雖然掀開頂蓋你依然只會(huì)看到一個(gè)芯片，實(shí)際上芯片里封裝了四個(gè)獨(dú)立模塊，它們共同組成一個(gè)處理器。其中，計(jì)算模塊就是以前的處理器核心，內(nèi)置最新一代的能效核及性能核，通過(guò)制程工藝及微架構(gòu)的更新，進(jìn)一步強(qiáng)化了性能，帶來(lái)更高的能耗比。

圖形模塊則集成了英特爾銳炫圖形架構(gòu)，因?yàn)椴捎昧藛为?dú)的模塊設(shè)計(jì)，所以英特爾能夠?qū)⒏蟮腉PU封裝到芯片中，Meteor Lake處理器的核顯性能達(dá)到獨(dú)顯級(jí)別，將支持光線追蹤核Intel XeSS。

IO模塊，從功能上來(lái)看升級(jí)是最小的，集成了雷電4協(xié)議和PCIe Gen 5.0，基本上與上一代相同。

最后來(lái)看看SoC模塊，這是Meteor Lake處理器本次更新最大的變化，在SoC模塊中英特爾采用了全新的低功耗島設(shè)計(jì)，集成了神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)處理單元（NPU），新的低功耗能效核，進(jìn)一步優(yōu)化節(jié)能與性能間的平衡。SoC 模塊還集成了內(nèi)存控制器、媒體編解碼處理和顯示單元，支持 8K HDR 和 AV1 編解碼器以及 HDMI 2.1 和 Display Port 2.1 標(biāo)準(zhǔn)，還支持Wi-Fi 、 Bluetooth和 Wi-Fi 6E。

這是NPU單元首次被封裝進(jìn)英特爾的PC處理器中，作為神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)性能特化的處理單元，NPU的加入可以讓14代酷睿處理器擁有遠(yuǎn)超以往所有處理器的AI性能。當(dāng)然，這并不是意味著以前的處理器就沒(méi)有AI性能，只不過(guò)當(dāng)時(shí)的邏輯是用CPU和GPU的算力，通過(guò)算法強(qiáng)行模擬計(jì)算，優(yōu)點(diǎn)是適配性強(qiáng)，缺點(diǎn)則是能耗比低且大量占用CPU和GPU的算力，導(dǎo)致用戶的正常使用體驗(yàn)受限。

而在NPU加入后，處理器就可以將AI功能相關(guān)的性能調(diào)用交給NPU解決，CPU和GPU的算力僅作為輔助和后備，讓用戶在運(yùn)行AI功能的同時(shí)不會(huì)影響電腦的正常使用。隨著ChatGPT等AI大模型的崛起，AI正在成為我們?nèi)粘Ｉ畹囊徊糠郑欢?dāng)下的AI普遍都運(yùn)行在遠(yuǎn)端服務(wù)器上，不僅會(huì)帶來(lái)信息泄露的風(fēng)險(xiǎn)，還縮小了適用范圍。

如果我們想讓AI變成真正的隨身助手，提高PC等個(gè)人終端的AI性能就成為迫在眉睫的問(wèn)題，利用NPU的算力，我們可以輕松在本地部署小型AI模型，而不需要再借助獨(dú)立顯卡等高功耗的硬件，而且可以更輕松地移植到移動(dòng)端，讓隨身移動(dòng)設(shè)備的AI語(yǔ)音助手也擁有更加強(qiáng)大的智能。

此前并非沒(méi)有人想過(guò)將NPU加入處理器中，但是受限于各種問(wèn)題，最終都無(wú)法成功在處理器中開辟出一個(gè)新的版塊來(lái)放置NPU，那么英特爾又是怎么做到的？

3D封裝來(lái)了

Meteor Lake處理器誕生的背后，離不開英特爾的新一代3D封裝技術(shù)——Foveros，雖然早在2020年就已經(jīng)在移動(dòng)處理器上實(shí)驗(yàn)過(guò)，但是當(dāng)時(shí)的技術(shù)尚未完全成熟，所以Lakefield也成為過(guò)去三年里英特爾唯一的3D封裝PC處理器。

何為3D封裝？打個(gè)比喻，傳統(tǒng)的2D封裝就是搭建平房，而3D封裝就是搭建雙層住房，在原先的芯片上層通過(guò)特殊方式再增加一個(gè)承載層，并將NPU等額外的模塊放入其中，相較于傳統(tǒng)的分開封裝，3D封裝可以在保證處理器大小不變的同時(shí)提供更高的連接帶寬和更低的延遲，從硬件層面保證性能體驗(yàn)的一致性。

通過(guò)對(duì)封裝技術(shù)的改進(jìn)，英特爾如今已經(jīng)可以實(shí)現(xiàn)高良率的3D封裝，換言之就是成本更低了，這也是Foveros能被應(yīng)用在PC處理器上的主要原因，此前Foveros一直都活躍在單價(jià)更高的服務(wù)器處理器市場(chǎng)。

在改進(jìn)3D封裝技術(shù)的同時(shí)，英特爾也在研發(fā)新的基板材料，用來(lái)代替在2020年末就已經(jīng)達(dá)到物理上限的有機(jī)基板，新一代玻璃基板將擁有更高的晶體管承載能力，具體卓越的機(jī)械和物理性質(zhì)，基于光學(xué)特性還能提供遠(yuǎn)超上一代基板的封裝數(shù)量，預(yù)計(jì)在2030年可以實(shí)現(xiàn)單個(gè)封裝繼承1萬(wàn)億個(gè)晶體管的設(shè)計(jì)。

新一代基板+新一代封裝技術(shù)，英特爾正在挑戰(zhàn)PC處理器的新上限。

分離式模塊設(shè)計(jì)、3D封裝、玻璃基板，一連串的名詞看起來(lái)高大上，但是對(duì)我們又有什么影響呢？作為消費(fèi)者，我們會(huì)在14代酷睿處理器上得到怎樣的收益呢？實(shí)際上，所有改進(jìn)都離不開兩個(gè)字“性能”。

當(dāng)然，這與我們傳統(tǒng)想象中的主頻提高，或許有些許不同，從此前曝光的信息來(lái)看，14代酷睿處理器的主頻提升并不算大，但是在多核性能、視頻轉(zhuǎn)碼等方面的性能表現(xiàn)則遠(yuǎn)超上一代，其背后就是SoC模塊、圖形模塊等獨(dú)立模塊的功勞，隨著處理器轉(zhuǎn)入分離式設(shè)計(jì)時(shí)代，傳統(tǒng)的主頻高低已經(jīng)不能代表處理器的全部性能。

SoC、圖形、計(jì)算三大模塊相互獨(dú)立，企業(yè)也可以根據(jù)用戶的需求對(duì)處理器的性能與功能進(jìn)行更精準(zhǔn)地定制，讓用戶可以選擇更適合自己的處理器。長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)說(shuō)，這可能將會(huì)改變未來(lái)的PC市場(chǎng)，比如強(qiáng)化計(jì)算模塊，可以搭配配置了獨(dú)立顯卡的高性能PC，強(qiáng)化圖形模塊則可以搭配對(duì)視頻轉(zhuǎn)解碼性能需求高的PC，強(qiáng)化SoC模塊，則可以制作成AI特化處理器。

當(dāng)然，暫時(shí)我們還是會(huì)延續(xù)已有的軌跡，通過(guò)不同的型號(hào)來(lái)區(qū)分性能，想要更好的性能，那就只能掏更多的錢了。不過(guò)，14代酷睿處理器已經(jīng)拉開了這道大門，向我們展示了一個(gè)嶄新的世界。