SuperFin, GPU Xe, PCIe 4.0: Intel revela los secretos del chip Tiger Lake

Durante su Día de la Arquitectura 2020, Intel brindó más detalles sobre el próximo chip Tiger Lake, incluida su arquitectura de CPU Willow Cove y su GPU Xe integrada. El fundador también prometió un aumento dramático en las frecuencias de reloj del chip en comparación con los chips de las generaciones actuales. La compañía afirma que, gracias a una actualización de transistores, la CPU de Tiger Lake ofrecerá un salto de rendimiento mayor que la generación anterior. Pero aún no sabremos más sobre eso. Por otro lado, como lo había hecho antes del lanzamiento de la generación actual de Ice Lake, el fundador desveló algunas características básicas de la futura plataforma, incluyendo PCI Express Gen 4 y Thunderbolt 4.

El chip Tiger Lake de Intel no es ninguna sorpresa. El año pasado, el fundador comunicó sus planes y agregó la CPU a su hoja de ruta pública. En ese momento, Intel anunció que Tiger Lake se basaría en otra arquitectura, que ofrecería la primera integración con su núcleo Xe, tecnología de pantalla reciente y tecnología de E / S de última generación.

El fundador también prometió "un gran evento" para el 2 de septiembre, incluido el lanzamiento de Tiger Lake, como se menciona en su sitio de relaciones con inversionistas, información confirmada por representantes de Intel. Una de las pocas cosas que sabemos con certeza es que se enviarán más de 50 computadoras portátiles Tiger Lake para la temporada navideña. Y para evitar la escasez, Intel está almacenando más procesadores Tiger Lake de lo que inicialmente esperaba.

La plataforma de Intel Tiger Lake SoC se basa en la arquitectura de CPU Willow Cove. (Crédito: Intel)

Un transistor SuperFin revolucionario

En general, dos cosas pueden mejorar drásticamente el rendimiento del procesador: avances en la tecnología de fabricación y un mejor diseño general. En los últimos años, Intel se ha quedado en el primer carril, lo que ha obligado al fundador a realizar mejoras incrementales en cada uno de sus procesadores de 14 nm (Skylake, Kaby Lake, Cooper Lake, etc.) antes de finalmente dar el salto a los 10 nm con Ice Lake. y Comet Lake.

Pero la lentitud de Intel le ha permitido a AMD hacer competitivo su procesador Ryzen. Sin duda, el cambio al grabado de 7 nm ha permitido a AMD tomar la iniciativa. Y la reciente declaración de Intel sobre los retrasos en el cambio de 7 nm ha suscitado temores de un mayor distanciamiento. Pero puede que ese no sea el caso.

Si los productos de Intel cumplen sus promesas, Tiger Lake podría ser más competitivo de lo que se pensaba. (Crédito: Intel)

Ruth Brain, Intel Fellow especializada en desarrollo de tecnología e interconexiones, dijo que la ganancia de rendimiento de un intranodo obtenido entre Ice Lake y Tiger Lake fue equivalente a la ganancia de rendimiento de todas las mejoras en los intranodos de la generación de 14 nm. papas fritas. "Es bastante equivalente a una transición de quemado de nodo completo", dijo Ruth Brain, sugiriendo que Intel estaba más cerca de AMD en el proceso de fabricación de lo que uno podría pensar.

En la base del rendimiento de chips como Tiger Lake, hay un pequeño transistor. Hace diez años, Intel rediseñó su transistor para producir FinFET. Hoy, el fundador dice que ha creado transistores FinFET mejorados, "SuperFIN", con "condensadores metálicos súper aislantes" integrados en la pila de metal. Afortunadamente, estos transistores "SuperFIN" llegan en el momento adecuado para compensar los problemas de fabricación de Intel.

Si bien los consumidores no tienen que preocuparse por qué transistor Intel colocó en su chip Tiger Lake, este es uno de los cambios fundamentales en esta arquitectura y el secreto de su desempeño. (Crédito: Intel)

Otro aspecto más positivo se refiere a la confusa nomenclatura "14nm ++" que acompañaba las discusiones sobre los procesos de fabricación de Skylake (y que se pensaba que se encontraba con Tiger Lake). Al parecer, está desapareciendo para ser reemplazado por la única designación SuperFIN. “Había mucho más que incluso internamente nos costó navegarlo”, dijo Raja Koduri, vicepresidente senior, arquitecto jefe y gerente general de Arquitectura, Gráficos y Software de Intel.

¿Qué más para las PC?

Con Tiger Lake, Intel se ha marcado una serie de objetivos, y como mínimo ofrecer "más que un aumento de rendimiento en comparación con la generación anterior", y un "rendimiento más marcado en gráficos integrados", sin consumir más energía que la anterior. generación de chips Ice Lake / Coffee Lake. Boyd Phelps, vicepresidente de Client Engineering Group y gerente general del Client and Core Development Group de Intel, dijo que los chips Tiger Lake se ofrecerán en varias configuraciones, desde dispositivos que consumen menos de 10 vatios hasta dispositivos que consumen 65 vatios.

Según el Sr. Phelps, Intel implementó transistores SuperFIN para aumentar el rendimiento. El fundador también rediseñó los circuitos periféricos para redirigir parte de la energía utilizada y reasignar la energía ahorrada para permitir que el procesador alcance velocidades más altas sin sobrecalentarse. Los resultados "superaron con creces nuestras expectativas", reconoció el Sr. Phelps.

Tiger Lake está construido alrededor del núcleo de la CPU de Willow Cove, al igual que las CPU de Sunny Cove en Ice Lake y Comet Lake. La caché interior es más grande (1,25 MB) para mejorar el rendimiento y fortalecer el control de flujo. Esta tecnología de seguridad, de la que habló Intel en junio, ayuda a combatir los ataques de salto.

Según Intel, se espera que Willow Cove y Tiger Lake entreguen frecuencias más altas y consuman menos energía, todo en un proceso de 10 nm. Tenga en cuenta el eje de frecuencia a la derecha. ¿Es un chip de 5 GHz? (Crédito: Intel)

En otras palabras, el diseño de Willow Cove permite la optimización en todo el rango de la curva de frecuencia industrial. El chip puede ser más rápido que Sunny Cove a un nivel de potencia dado, o puede funcionar a un voltaje más bajo a una frecuencia determinada, consumiendo menos energía. En el video que muestra las diferencias, parece que para Intel, Willow Cove alcanza una frecuencia cercana a los 5 GHz, mientras que Sunny Cove está más cerca de los 4 GHz. "Es un aumento sustancial", dijo Phelps.

Intel ha tratado de demostrar que la velocidad de reloj de la CPU de Ice Lake Willow Cove comúnmente excede la de la CPU de Ice Lake Sunny Cove. (Crédito: Intel)

Intel pudo aprovechar la misma capacidad para reasignar energía y margen térmico para aumentar el tamaño de la GPU integrada. Esta es la primera vez que Intel presenta su arquitectura Xe, anunciada hace varios años. Xe será la base de una nueva GPU independiente para jugadores. “La versión Xe LP incorporada en Tiger Lake cuenta con 96 UE, frente a 64, que operan a una velocidad más rápida (pero no revelada) que la anterior Ice Lake”, dijo Phelps. Intel también ha mejorado su acelerador neuronal gaussiano para actividades de inteligencia artificial, lo que puede reducir el uso de la CPU en un 20%.

Todo esto implica que Tiger Lake en su conjunto deberá ser compatible con un subsistema de memoria más grande y más rápido. Intel duplicó el ancho de banda de E / S de la estructura e incluyó soporte para una memoria más rápida: "LP4x-4267 y DDR4-3200 DRAM para comenzar, con eventual soporte de memoria LP5-5400", como declaró el Sr. Phelps. La función de cifrado de memoria completa, Total Memory Encryption, se ha incorporado para proteger contra ataques.

Otra gran mejora es PCI Express 4.0 (o PCie Gen4), una capacidad que solo se encuentra en AMD hasta ahora. Este ya no es el caso, ya que Tiger Lake incluye un número no revelado de carriles PCIe 4.0, conectados directamente a la CPU y no a un concentrador de E / S PCH intermedio. (Según Intel, esto permite entregar un ancho de banda de memoria de 8 Gbps a dispositivos como SSD, lo que significa que hay cuatro carriles). El señor Phelps dijo que la conexión directa PCIe 4.0 / CPU redujo la latencia de intercambio en 100ns, ideal, dijo, para una GPU externa (¿Xe?) Por ejemplo. “El número de carriles PCIe dependerá principalmente del número de núcleos de procesador”, dijo.

Thunderbolt 4 y USB 4 se acercan

Intel habla menos en Tiger Lake que en Ice Lake, y se esperan más mejoras. A diferencia de Ice Lake, que incluía puertos Thunderbolt 3, Tiger Lake será el primero en adoptar la potente especificación Thunderbolt 4 y USB4. “Los puertos USB-C conectados a una PC con Tiger Lake también serán más potentes”, dijo el Sr. Phelps. Además del modo alternativo de DisplayPort y la compatibilidad con tunelización, las capacidades de las tarjetas gráficas independientes externas conectadas a USB-C se mejorarán para la entrada y la multiplexación.

Intel también reveló el jueves que Tiger Lake contará con una ruta de datos isócrona dedicada para la visualización, sobre la cual la compañía probablemente dará más detalles más adelante. Intel todavía no ha explicado por qué la canalización de imágenes de Tiger Lake es tan poderosa (video 4K / 30, con una hoja de ruta a 4K / 90, además de soporte para imágenes fijas de 27MP, con un máximo de 42MP) en una plataforma de PC que a menudo incluye cámaras faciales de 1MP. Si nos referimos al modelo tick-tock que abandonó Intel en 2016, podríamos decir que es el “tock” que sonará el 2 de septiembre, cuando Intel lanzará efectivamente su CPU Tiger Lake. Al revelar el rendimiento inesperado de la GPU Xe, Intel parece decidido a frustrar las ambiciones de AMD de apoderarse de la corona de la PC.