英特尔推出了首款基于Intel 4制程工艺打造的Meteor Lake处理器平台。得益于先进的Foveros 3D封装技术，Meteor Lake采用了分离式模块架构，将整个处理器分为计算模块、IO模块、SoC模块、图形模块的功能分区，带来英特尔客户端SoC 40年来的革命性架构转变。
Meteor Lake——40年来最重大的架构变革
北京时间9月19日举办的英特尔on技术创新大会上，英特尔推出了首款基于Intel 4制程工艺打造的Meteor Lake处理器平台，得益于先进的Foveros 3D封装技术和分离式模块架构，Meteor Lake为英特尔客户端SoC带来了革命性的架构转变，成为英特尔历史上能效最高的客户端平台。
我们知道，凭借Alder Lake和Raptor Lake，也就是第12代和13代酷睿处理器，英特尔已经成功实现了基于Intel 7制程工艺的处理器的大规模批量生产，基于Intel 4制程的处理器也正在加速量产中，这为今天的主角Meteor Lake以及未来的几代产品都奠定了重要的基础，极大地增强了人们对摩尔定律的信心。
之前我们已经为大家介绍过，从Meteor Lake开始，英特尔延续使用了十几年的处理器命名规则将迎来重大变化，原有酷睿品牌拆分为针对旗舰级的全新英特尔酷睿Ultra（中文正式名称尚未公布），以及针对主流级产品的英特尔酷睿处理器品牌，堪称是英特尔酷睿品牌历史上的最大焕新。
基于Intel 4制程的Meteor Lake焕新的程度也是极大，但最大的变化反倒不是制程的进步，而是架构的升维进化，分离式模块架构代表着英特尔40年来最重大的架构转变，而NPU人工智能加速单元则是英特尔面对AI浪潮所做的特殊设计，为未来10年的PC创新奠定了基础。
正如英特尔CEO帕特·基辛格先生所说，“我们认为AI PC是未来几年PC市场的一个关键转折点，与迅驰和Wi-Fi的重要性相媲美。”
毫不夸张的说，Meteor Lake将成为改变英特尔公司和生态系统合作伙伴发展轨迹的重要拐点。为什么这样说？且看下文详细分解。
先进的制程与封装技术 影响深远的架构设计
Meteor Lake采用分离式模块架构，实现了更灵活的平台设计，这里引入一个Tile（可以简单理解为片）的概念，整个芯片由计算模块（Compute Tile）、SoC模块（SoC Tile）、图形模块（GPU Tile）以及IO模块（IO Tile）四个独立模块组成，通过Foveros 3D封装技术连接起来。
简单概括主要有以下特性：
·计算模块首次采用Intel 4制程工艺，进化的3D高性能混合架构
·Foveros 3D封装技术，极低功耗和高密度晶片连接
·SoC中采用创新的低功耗岛设计，集成神经网络处理单元NPU
·集成英特尔锐炫图形架构，支持光线追踪和Intel XeSS
·先进的连接性，集成Thunderbolt 4和PCIe Gen 5.0
英特尔已经表示，正在稳步推进四年五个制程节点的目标，重回领先地位，而这其中最重要的标志性节点就是Intel 4，相比Intel 7有着非常大的突破。Meteor Lake相较于Intel 7制程工艺的408nm高性能库高度，Intel 4的240nm达到了2倍的高性能逻辑库面积缩减。
Intel 4采用EUV极紫外光刻技术，提升了晶体管密度。Die的面积相比Intel 7缩小，大幅简化了制造流程，减少了光刻和研磨分层处理环节，提高了制造效率。同时进一步加大了MIM的密度，高密度的MIM可以提供更高效的底层供电。
英特尔针对CPU设计了新的8VTs，实现了更好的频率和电压的关系，改善了性能功率效率。对比采用6VT和8VT之后的功率对比频率的情况，实现了更低功率情况下更好的频率表现，这也是新的工艺能够做到相比Intel 7能耗比提升20%的关键。
Intel 4还采用了新的增强型互连器件，18层的金属堆栈使用EUV，通过四重自动成像工艺，实现了非常好的层数和密度提升，继而实现电阻的降低以及电子迁移寿命的延长。同时30纳米的金属层间距缩小，也为布线层提供了非常好的技术支持。
另外一个全新设计SoC模块也是Meteor Lake里的重点，里面有全新的低功耗能效核心，这相当于一个低功耗的迷你CPU，进一步优化节能与性能间的平衡。比较特殊的变化是，原来集成在显卡里的媒体计算单元以及编码器也集成在SoC模块了，支持8K HDR和AV1编解码器以及HDMI 2.1和Display Port 2.1标准。NPU人工智能加速引擎也在这里，这个我们会在后面进行详细解读。
低功耗能效核的加入，加上计算单元里本来的性能核心（Redwood Cove）和能效核（Crestmont）的组合，就组成了低功耗能效核+能效核+性能核的全新3D高性能混合架构，一同带来了英特尔迄今为止优化程度最高的计算体验。通过这种巧妙地组合，Meteor Lake将成为英特尔史上能效最高的客户端处理器。
图形模块也迎来翻天覆地的变化，新的Meteor Lake平台集成了新的锐炫图形引擎，也就是说英特尔从独立显卡获得的技术积累和经验，今天以Meteor Lake的形式呈现。从9代图形引擎到11代图形引擎的集显模式，再到今天的Xe，实现了翻倍的3D计算性能提升，可以更全面的支持DX12的功能集。
最后，Meteor Lake里还有一个非常重要的I/O模块，支持PCIe Gen5和Thunderbolt 4，均是面向未来的先进性标准，提供高效又灵活的连接性能。
先进的制程，丰富的模块，全部集成在一个芯片上，看起来很美好，实则问题重重：这么多模块，如何才能高效封装在一起？戈登·摩尔在1965年的《电子学》中说到，“在构建大系统时，将其分解为单独封装并互连的较小功能可能更经济。”而Meteor Lake的设计正是遵循于这个理念。
这里简单介绍一下英特尔的封装技术演进路线，主要分为两个阶段：主要功能的封装和附加价值的封装两个阶段。
从早期的引线键合到2013年的封装芯片组（PCH），再到2017年EMIB嵌入式多芯片互相桥接，英特一直在寻找低功耗以及高性能的连接方式。到2020年的Lakefield，英特尔首次实现了主动式3D堆叠技术Foveros，再到2022年采用多模块Foveros+EMIB封装的Ponte Vecchio处理器，英特尔在封装技术上不断探索创新。
Meteor Lake是英特尔首次大规模采用新的Foveros先进封装技术用于消费市场产品，以往这个封装技术更多是用在服务器端，或者是应用于高密度计算的GPU端以及FPGA上。
Foveros封装技术相比基于基板的连接，具有更好的叠加性以及更高的密度，在芯片内实现极低功耗和高密度的晶片连接。同时，模块化设计可以降低单个晶片大小，相同晶圆可以获得更多的晶片，提升每块晶圆获得芯片的数量，加速定制和上市。
另外，Foveros封装还能够为每个区块选择更为适合的芯片工艺，发挥更佳的成本和性能表现。
模块化的设计加3D封装，这就意味着每一个上层的Die本身可以变得更小，可以更集中地按照它所实现的功能集去做单元设计，也就意味着可以使用很多非常小的Tile去组成一个庞大的处理器芯片，并且有助于降低每一个独立模块的成本。
在Meteor Lake上广泛使用3D封装技术，足以支持英特尔在未来10年以来，最重要的PC架构变化，标志着英特尔开始由完整统一的芯片设计全面转向模块化设计，这将会影响到未来数代CPU的架构设计。
首款集成式NPU 打造高能效的AI加速体验
AI已经成为全球的焦点，超过60%的开发人员，正在将AI加入到现有的应用当中，这就是推动高能效AI规模化发展的拐点。从Meteor Lake开始，英特尔已经准备好引领此次PC转型，迈向全新的AI PC时代。
在Meteor Lake处理器中，首次引入了针对人工智能加速的NPU，专为持续的AI和AI负载带来高能低耗的表现。这对于长时间运行的AI加速应用非常重要，同时可以极大降低CPU和GPU的使用，让轻薄本能够具有更好的电池续航。
另外，NPU还使用了兼容OpenVINO等标准化程序接口，便于AI的开发及应用普及。除了NPU，低延迟高响应速度的CPU和高性能和高吞吐量的GPU也负担起了部分AI算力需求，NPU、CPU和GPU相互协作，共同为PC上的AI场景持续加速。
如今AI的使用场景已经向边缘和端侧转移，AI PC的应用场景和需求突飞猛进。大语言模型对话以及文生图、图生图到文生视频等AIGC场景，对PC算力的需求也在不断增加。NPU的加入最明显的效果就是大大加速了生成式AI的本地运行能力，为高能效AI PC作出了进一步创新。
英特尔表示已经与一些ISV进行了合作，例如剪映，在下一代Meteor Lake平台上，英特尔与剪映一起优化了用户高频使用的“智能抠像”功能，处理视频素材时可实现明显降低功耗与耗时，获得更流畅的剪辑体验，令人期待。
可以预见的是，以英特尔的市场影响力，Meteor Lake从底层设计的NPU，加上庞大的x86生态系统所衍生出来的模型和工具，AI PC从此刻即将正式起航。
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