新火種
2024-06-06 
英特爾LunarLake架構變化巨大！AI性能可達前代4倍
英特爾正式揭曉Lunar Lake客戶端處理器的架構細節，如果用一句話來概括那就是——變化巨大，包括模塊化結構、封裝工藝、全新性能核與能效核、線程調度、GPU、NPU以及連接等等。
這一系列的變化也帶來了性能、能效、特性的全面提升。
根據英特爾公布的內容顯示，Lunar Lake整體功耗相比上代下降40%;核顯的游戲和圖形性能提高1.5倍;全新NPUAI性能最高可達前代4倍，平臺AI算力高達120TOPS。
接下來就為大家詳細解讀一下英特爾旨在進一步發力AI PC的Lunar Lake究竟有哪些不凡之處。
全新的模塊化設計以及封裝級內存
Lunar Lake延續了Meteor Lake的分離式模塊設計，但從后者的“計算模塊、SoC模塊、圖形模塊、IO模塊”四大模塊簡化為——計算模塊(Compute tile)、平臺控制器模塊(Platform Controller tile)兩部分(在角落還有填料模塊，但不具備電路和功能，只是為了保證結構整體強度)，采用3D Foveros封裝工藝。
另一個重要變化在于英特爾首次將內存集成到封裝內，稱為“封裝級內存(Memory on package，MOP)”，2顆內存容量最高32GB，支持LPDDR5x，每個芯片最高8.5GT/s(8500MHz)，支持4個16bit通道。
封裝到SoC內部縮短了內存走線，能夠將物理功耗降低40%，并節省250平方毫米主板面積，對于內部空間緊湊的輕薄本而言，則留出了更多的設計空間。
只不過這也意味著搭載Lunar Lake的筆記本無法完成擴展和升級，在購買時建議有較大內存需求的用戶“一步到位”，畢竟無論是影像創作、本地化AI或者多任務處理，對于內存的需求正快速提升。
再來看Lunar Lake的兩大全新模塊。
計算模塊：混合架構最多具備4個性能核、4個能效核，還包括GPU核顯、NPU、媒體引擎、顯示引擎、IPU圖像處理單元、NOC、MSC(內存側緩存)。MSC最大容量8MB，獨立于二三級緩存，主要用于IO引擎的緩存配合，可以減少對系統內存的依賴，提升延遲與帶寬。
計算模塊相比上代還有一個重要變化在于采用了全新低功耗島(Low Power Island)，將所有節能模塊統一管理，提升能效。
平臺控制模塊：包含PCIe 5.0/4.0控制器、雷電4控制器、USB控制器、Wi-Fi與藍牙控制器、安全引擎等。
Lunar Lake提供最多4條PCIe 5.0、4條PCIe 4.0總線通道;支持Wi-Fi 7(5G Gig)，最高速率達5.8Gbps，支持藍牙5.4;這一次還是沒有雷電5，支持的雷電4帶寬40Gbps，最多三個連接，而且支持新的雷電共享技術，實現不同PC之間快捷分享、傳輸與控制。
計算模塊與平臺控制模塊通過可擴展第二代交叉總線以及D2D界面互聯。另外Lunar Lake還集成4個電源控制器，可實現增強遙測，可動態調節電壓。
同時為了優化能效，Lunar Lake的電源管理架構也有了變化，在獨立PMIC、增強的英特爾線程控制器、內存側緩存與改進的處理器核心，共同實現了功耗節省。
至于Lunar Lake采用的制程工藝，英特爾尚未公布。
Lion Cove性能核——P核
Lunar Lake的性能核代號Lion Cove，采用了全新微架構，相比前代大幅提升了IPC并增強了可擴展性;優化了單線程每瓦性能以及單位面積性能。
Lion Cove的每個核心一級數據緩存48KB，一級指令緩存192KB，二級緩存最多2.5MB，所有核心共享最多12MB三級緩存。
另外，該性能核擁有18個執行端口，預測寬度提升8倍;支持更精準的頻率控制，間隔縮小到16.67MHz，更靈活把控能效。
根據英特爾公布的數據，Lunar Lake對比Meteor Lake性能核IPC平均提升約14%，而且Lunar Lake在越低功耗下的表現優勢越明顯。
Skymont能效核——E核
Lunar Lake全新能效核代號Skymont，英特爾表示希望能效核可以覆蓋更多日常算力要求，因此Lunar Lake的能效核Skymont設計是按照Raptor Lake性能核匹配的，并且保持能效核在節能方面的優勢。
基于此，Skymont能夠支持更多應用場景、提升了多線程性能以及擴展性，同時擁有2倍的矢量和AI吞吐量以更好地支持VNNI功能。
Skymont能效核擁有26個調度端口，更深的隊列提升并行處理能力，還具備更寬的分配和回退。
Lunar Lake能效核每個核心擁有32KB一級數據緩存，所有核心共享4MB的二級緩存(L2緩存帶寬翻倍)，沒有三級緩存。
性能方面，英特爾表示4個能效核組成一個集群，相比Meteor Lake同等性能功耗僅為三分之一，同功耗下性能提升可達到2.9倍，最高性能達到了后者的4倍。
因此，全新架構的性能核、能效核，為英特爾新一代x86處理器帶來了更強的性能以及更高能效。
其中性能核的峰值性能對比能效核提升50%，二能效核的每瓦性能優勢在20%到80%。由此，Lunar Lake能夠針對復雜多樣化場景，實現靈活調度，保障續航。
持續增強的英特爾硬件線程調度器
英特爾硬件線程調度器在Lunar Lake中也有提升，帶來了動態調度策略、增強算法、更精細的控制，讓OEM也有更大的定制范圍。同時配合上操作系統隔離區、加強電源管理等設計，也可以保證能效，英特爾表示在Teams應用中，啟用這些功能后，功耗可以降低35%。
而且在性能核與能效核的調度方面，英特爾硬件線程調度器也會充分考慮能效，如工作負載合適將優先分配給單能效核，多線程時進行能效核擴展，后根據需求引導至性能核。
升級Xe2微架構的GPU
上代Meteor Lake引入銳炫GPU后，翻倍的核顯性能讓人印象深刻，這一次Lunar Lake的GOU也升級到第二代Xe2微架構，性能約為前代的1.5倍。
具體來看，Xe2 GPU算力可達67TOPS——擁有8個第二代Xe核心，采用全新XMX引擎(INT 8整數操作每秒4096和FP 16浮點操作每秒2048)、可配備8個更強的光追單元、增強的XeSS內核、Xe2矢量引擎(優化能效和AI性能)、英特爾ARC軟件堆棧，擁有8MB二級緩存。
Lunar Lake還擁有全新媒體引擎，支持AV1硬件編解碼、H.266/VVC視頻硬解碼。VVC的優勢在于降低比特率并保持同等畫質，從而減少文件大小和傳輸壓力，可自適應分辨率碼率，更加靈活，還支持屏幕內容編碼流(SCC)、360度全景碼流。
全新顯示引擎可支持HDMI 2.1、DP 2.1、eDP 1.5，可拓展最多三個屏幕，其中eDP 1.5能夠讓筆記本屏幕提升自適應刷新、結合Panel replay技術實現顯示自適應同步等功能。
全新NPU：4倍峰值性能
作為AI PC的“核芯”怎么會少得了NPU？去年的Meteor Lake首次集成NPU，作為新一代NPU卻并非“2.0”，按照英特爾技術迭代已經是“4.0”。
NPU 4的架構增加了NPU大小，更好地執行下一代AI工作負載;提升了時鐘頻率、能效，從而滿足性能需求的同時延長續航;針對現代AI進行了優化，可以高效運行大語言模型以及Transformer。
英特爾表示Lunar Lake的NPU 4是面向AI PC“最大的集成和專用AI加速器”，擁有12個增強的SHAVE DSP、6個神經計算引擎、能效優化的MAC陣列、2倍帶寬、支持原生激活功能和數據轉換、用于大語言模型的嵌入標記化，以及48TOPS的算力。
對比Meteor Lake的NPU 3，NPU 4擁有其4倍的峰值性能。
當然，Lunar Lake的AI性能仍舊是CPU、GPU、NPU聚合的多元算力，匹配復雜多樣的AI負載，可兼顧能效。而且得益于每個計算單元性能大幅升級，Lunar Lake的平臺算力達到了120TOPS，無論是游戲、創作中的AI需求，還是專用的AI助手，又或是輕量型AI負載，都能夠更靈活高效應對。
寫在最后
英特爾表示，Lunar Lake已經量產，將在第三季度正式發布上市，為超過20家OEM的80多款AI PC提供動力。
另外，截至目前，英特爾已交付800萬片酷睿Ultra處理器，且英特爾預計在今年交付超過4000萬片英特爾酷睿Ultra處理器。
需要指出的是Lunar Lake還只是第二代酷睿Ultra的成員之一，重點面向低功耗移動平臺，在今年晚些時候還將有更高性能的Arrow Lake。
據悉，Arrow Lake同樣基于Lion Cove、Skymont混合架構，并首次采用Intel 20A制程工藝。
相比前兩年，今年的COMPUTEX在AI PC的引導下明顯熱鬧很多，英特爾、AMD、高通等巨頭之間的火藥味也濃厚了幾分(還有蘋果雖然要晚幾天，但WWDC應該也少不了AI的身影)。
當然了，各家計算平臺還只是角逐AI PC頭把交椅的籌碼之一，生態合作、軟件及工具支持、人才投入培養等方面同樣關鍵。
特別是在AI PC發展早期，誰能在市場中站穩腳跟，真正實現AI PC的規模化應用，那么也將在未來的競爭中占據先手。
所以，今年下半年和明年陸續上市的AI PC產品，或許會呈現一種“百家爭鳴”的局面，這既是芯片廠商的較量，也是OEM之間的角逐，甚至是x86與ARM兩大核心陣營又一輪正面硬碰。
PC市場終于又變得有趣起來了，誰能成為AI PC時代的引領者，就讓我們拭目以待吧。
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