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如何看待14nm“挤牙膏”这件事

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2019-05-06 电脑百科本

  2015年一季度,英特尔上线了首批14nm制程工艺处理器,架构代号Broadwell。在此之前,英特尔严格遵循摩尔定律,并以“Tick-Tock节奏”在制程升级和架构升级之间有序更新。不过谁也没有想到的是,从首批14nm制程工艺处理器更新到下一个新制程节点会足足等待近五年之久。

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  在14nm持续优化,新的10nm制程节点“遥遥无期”的那段时间里,英特尔被翘首以盼,却迟迟等不来“梦中情人”的用户们调侃成了“牙膏厂”。“挤牙膏”这顶帽子,让“14nm架构优化”变得无力。

  英特尔14nm制程工艺历经五代酷睿的更新。首批14nm制程工艺为第五代Broadwell架构酷睿处理器,随后经历了第六代Sky Lake,第七代Kaby Lake,第八代Kaby Lake-R/Coffee Lake/Whiskey Lake,以及第九代Coffee Lake-R。

  也就是在这段时期内,AMD凭借Zen架构以及锐龙处理器在制程工艺和性能两个方面实现了追赶。不过,追上是否等于超越?英特尔这些年所谓的14nm“挤牙膏”,是否等于止步不前?我认为作为看客的我们来说还是要从客观入手去对待这些问题,人云亦云的做法对谁都不太公平。

追上=超越?

  从性能层面来看,目前英特尔酷睿与AMD锐龙平台在日常应用体验上没有当初酷睿对APU那种碾压的局面。在常规测试中,比如我们常用的CINEBENCH R15上,锐龙平台在多核方面略有优势,尤其是线程撕裂者;但在单核性能上,由于整体频率不如英特尔酷睿平台,基本上还是处于劣势。

  一般来说,由于目前大多数评测数据都以CINEBENCH R15为参照,而多核性能又更为重要,所以给大家留下的一个印象就是“酷睿被锐龙赶超了。”但事实上真的如此吗?为了保持公正客观,这次我们援引了ComputerBase的天梯图数据来回答这个问题:


图片来自ComputerBase

  其实CINEBENCH R15的测试只是处理器众多应用的一个方面,它主要测试的是处理器渲染能力,只不过因为CINEBENCH R15是一款比较直观的能够展现单核、多核得分的软件,且使用范围比较广,所以大家都用这款软件来做评判。

  但是在实际应用中,渲染只是处理器的一小部分功能,并不能完全反映处理器的性能水准。

  如果把各类应用细化再来看的话,就会更进一步明确酷睿与锐龙的差异了。在各类生产力专项测试中,如7-Zip、X265 HD Benchmark、VeraCrypt、Handbrake等等项目中,英特尔酷睿平台的胜面其实普遍还是要高于AMD锐龙平台。所以这里我们应该去思考一个问题:追上是否等于超越?


图片来自ComputerBase


图片来自ComputerBase


图片来自ComputerBase

  此外在游戏方面,英特尔酷睿平台仍然是优势一方。比如下方截取的《刺客信条:起源》、《命运2》游戏测试,以英特尔酷睿i9 9900K为代表的高频率处理器仍然是游戏流畅运行的关键。另外如果对更多测试数据感兴趣的话,大家可以到ComputerBase查看更多游戏测试结果。

 

  从这些客观测试数据来看,我想对于“追上是否等于超越?”这个问题,大家心中或多或少都有数了。更何况事实上在更多领域的测试中,英特尔酷睿其实赢面更多。

  其实从处理器制程、架构技术来看,不可否认的是AMD目前确实追上了英特尔,但若是将追上与超越划等号的话那么就显得有些偏颇了。从国外媒体测试数据来看,酷睿在大部分应用中依然有着相对更为明显的性能优势。尤其在游戏方面,会为玩家带来更好体验。

14nm并未止步不前

  对于半导体领域来说,制程节点数字通常并不能完全代表技术层面的进步,更重要的还是要看制程节点背后的技术指标。

  英特尔、三星、台积电等几家半导体企业,在制程标准方面都有各自框架下的计算方式,以晶体管密度和栅极间距为例:

  英特尔10nm工艺使用了第三代FinFET立体晶体管技术,晶体管密度达到了每平方毫米1.008亿个,是14nm的2.7倍。作为对比,三星10nm工艺晶体管密度每平方毫米仅5510万个,相当于英特尔的一半多点,7nm则是每平方毫米1.0123亿个,略高过英特尔10nm。而台积电7nm晶体管密度比三星还要低一些。仅就晶体管密度而言,英特尔10nm与其它家的7nm处于同一水准。

  从栅极间距来看,英特尔10nm的最小栅极间距(Gate Pitch)从70nm缩小到54nm,最小金属间距(Metal Pitch)从52nm缩小到36nm,这一点上远比三星、台积电要好很多。 事实上与现有其他10nm以及即将到来的7nm相比,英特尔10nm拥有最高的间距缩小指标。


英特尔酷睿i9 9900K是目前14nm架构优化的最佳体现

  所以7nm一定比10nm强吗?我觉得至少不能光看数字就下定论。

  说回到14nm。

  英特尔在14nm制程节点上确实消耗了比较长的时间,但是同一制程下英特尔通过对架构技术的优化,可以说是充分挖掘了14nm制程工艺的性能潜力。从14nm到14nm+再到14nm++,从第五代酷睿到第九代酷睿,每代之间的性能提升幅度基本在10%-15%左右,第七代到第八代性能飙升40%。

  比如以第一代14nm制程酷睿i7 5700HQ为例,其CINEBENCH R15多核跑分大概在700cb左右,而新近推出的酷睿i7 9750H处理器多核则能够达到1249cb,提升幅度近80%,这已经是相当了不起的数字了。

  核心数量上,酷睿从四核逐渐过渡到六核、八核。而核心数量提升并不是重点,一般来说,核心数越多主频不宜越高,因为很可能压不住功耗。而酷睿在核心数量提升的情况下,主频、睿频能力不仅未降反升,去年10月英特尔推出的第九代酷睿i9 9900K还达到了单核5GHz睿频。究其原因,正是英特尔在14nm制程架构优化多年所带来的突破。

  相对于快速迭代、不停演进制程节点来说,通过技术优化不断挖掘潜力,为新的制程节点做充分的技术积累,我认为反倒是一种对用户负责的行为。此外,如果说主频、睿频、核心数等多维度持续提升也算是“挤牙膏”的话,那未免也太过苛刻了一些。

Comet Lake至关重要

  在4月23日英特尔正式发布Coffee Lake-HR架构第九代酷睿处理器之后,不少媒体都曝光了英特尔后续处理器路线图。原本英特尔将在今年圣诞节期间推进10nm Ice Lake处理器落地,但似乎计划又有一些改变。名为Comet Lake的14nm制程架构出现在路线图上。

  从目前的信息来看,Comet Lake将包含Comet Lake G、U系列,二者应该都是主要面向移动平台的产品。考虑到之前的Kaby Lake G平台,以及Foveros 3D封装技术,很可能Comet Lake G会是一个全新的异构架构处理器,当然这目前只是笔者的猜想。

  Comet Lake U系列则应该是新一代的低电压处理器。目前Coffee Lake架构处理器还并未完全发布,除了桌面级、标压移动级之外,其实按理说还应该有低电压处理器以及超低功耗处理器,也就是第九代酷睿U系列、Y系列处理器,不过目前尚未有明确消息显示这些产品将在何时发布。

  以下可能是Comet Lake U系列处理器列表,如果属实,那么很可能就是第十代酷睿处理器,而桌面级的第十代酷睿处理器尚未透露任何信息。同时也意味着,如果这些处理器新品在今年Q3或Q4更新,那么英特尔将直接跳过“Coffee Lake-U”,也就是说第九代酷睿处理器将不会有U系列产品。

  根据目前曝光的信息来看,Comet Lake仍然是14nm制程处理器,如果今年英特尔以该系列处理器收官而弱化10nm Ice Lake,或者继续延期10nm,很可能会让不少翘首以盼的用户感到失望。因此,Comet Lake是否能够打动用户至关重要。

  从Comet Lake-U系列处理器来看,引入6核12线程必定会使性能得到提升,而U系列主要面向轻薄型笔记本产品,这也意味着年末的轻薄本新品将进入6核心时代。不过在性能提升的情况下我们也有一些担忧,那就是OEM厂商能否解决好散热问题。以移动级标压酷睿为例,6核心一度使各大OEM厂商的游戏本产品陷入了“散热难”的尴尬境地,而6核心Comet Lake-U是否会给轻薄本带来更大的散热压力呢?我想这是包括英特尔和OEM厂商都需要考虑的问题。

结语

  英特尔在14nm到10nm制程节点演进过程中推进较为缓慢,让用户等待了太久的时间。原本在年初CES期间,英特尔公布了10nm将于年底落地,但现阶段来看,可能只是部分平台的10nm产品会在今年发布,所以此时Comet Lake的出现就显得有些突兀。

  不过从英特尔制程优化角度来看,其实这些年来14nm酷睿处理器在性能层面的提升幅度是相当大的,只不过每代与每代之间相对来说提升10%-15%,让人感觉没那么明显罢了。

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