英特尔发布 CPU 新架构，突破性采用 3D 堆栈法

当地时间 12 月 12 日，英特尔在“架构日”活动中公布了下一代 CPU 微架构—Sunny Cove，这个微架构采用 10 纳米工艺制造，会成为英特尔下一代酷睿和至强处理器的基础。一同发布的还有全新的 GPU 核芯显卡。

据了解，新架构“Sunny Cove”有如下性能方面的提升：

1、单线程性能（仅此一点架构变化肯定就不小）

2、降低功耗（笔记本的续航时间有可能大幅增加）

3、 改进扩展性、可并行执行更多操作（或许是支持更多核心）

4、 可加速 AI、加密等专用计算任务的新功能

这一架构不同于过去，众所周知，传统的芯片结构为 2D 平面，但英特尔突破性地使用了 3D 堆栈结构，名为：Foveros。按照英特尔的说法：这样的结构就像乐高积木一样，甚至可能改变芯片结构的发展。

Moor Insights＆Strategy 首席执行官 Patrick Moorhead 表示，2D 方法可以实现多种多样，同时也会牺牲性能并消耗更多功率。而英特尔的 3D 堆栈结构似乎已经避开了这些问题。Moorhead 说：“当你把这些小芯片放在一起时，几乎没有功率损失，也没有性能损失。”不过，英特尔仍然需要证明这一结构可以在同样的投入中产生相同的结果。

英特尔采用的 3D 堆栈结构

电力传输也是英特尔认为已经解决的问题之一。几十年来，人们一直在寻求一种成功的 3D 包装技术，但由于电力、热量和价格等因素，这项技术一直未能实现。如果底层变热，热量就会上升，在 3D 堆栈的方法中，如果在组装完所有东西后意识到其中一层是坏的硅，那就只能扔掉所有东西。这样的代价是非常非常昂贵的。

英特尔从 AMD 挖走的芯片架构专家 Raja Koduri 对英特尔如何破解这些问题的细节守口如口。但他表示，结合严格的测试、新的供电流程，以及一种全新的隔热材料来散热，英特尔已经学会避免了典型的缺陷。

此外，英特尔还宣布将推出一个新的微架构，2020 年的新架构是“Willow Cove”（柳树海湾），主要是重新设计缓存，对晶体管进行新的优化，并有新的安全特性。2021 年的新架构是“Golden Cove”（金色海湾），继续提升单线程性能，并强化 AI、5G、网络、性能，同时继续强化安全。

除了发布新的架构，英特尔还发布了第 11 代核心显卡，独立显卡会在 2020 年发布。这意味着除了 AMD 或英伟达外，未来的 MacBook Pro、iMac、iMac Pro 和 Mac Pro 也可以选择英特尔的独立显卡。

据了解，第 11 代核显将在明年集成于 10nm 工艺的 Ice Lake 处理器，下半年发布，官方称会在性能、能效、3D 和媒体技术、游戏体验方面都有飞跃。Intel 宣称，新核显的每时钟计算性能会提高一倍，浮点运算性能突破每秒一万亿次(1TFlops)。

此外，11 代核显(GT2 级别)会集成多达 64 个执行单元(EU)，比现在的 24 个多了将近 1.7 倍。它们分为四个区块(slice)，各有两个媒体取样器、一个 PixelFE、载入/存储单元，然后每个区块又细分为两个子区块(sub-slice)，都有自己的指令缓存、3D 取样器。

EU 内的 FPU 浮点单元进行了重新设计，但是 FP16 单精度浮点性能不变，同时每个 EU 继续支持七个线程，暗示还是 512 个并发流水线，同时重新设计了内存界面，三级缓存增大至 3MB。

Intel 还披露了一些具体的细节，比如 D 流水线方面支持基于区块的渲染(TBR)，重新设计了内存子系统等。

参考内容：

https://www.cnbeta.com/articles/tech/797865.htm

https://www.wired.com/story/intel-foveros-chips-breakthrough/