英特尔推出 2019 年的新架构：10nm 制程工艺的「Sunny Cove」

在北京时间 12 月 12 日晚间，英特尔在美国圣克拉拉一场名为「架构日」活动上，正式公布了消费级处理器架构路线图、下一代核芯显卡以及以全新逻辑芯片 3D 封装为代表的一系列技术。

其中，英特尔基于其 10nm 制程工艺所推出的全新微架构 Sunny Cove 成为了众人瞩目的焦点，它将适用在英特尔酷睿系列和至强系列等产品上，有望在 2019 年出货。

实际上，由于 10nm 制程工艺的延迟，近年来英特尔酷睿系列和至强系列的主流处理器大多都基于 Sky Lake 架构，无论是后续的 Kaby Lake、Coffee Lake，还是 Whiskey Lake，在这些处理器架构的演变期间，本质上它们的核心架构没有发生变化。

这意味尽管这些处理器的频率和核心数量不同，但它们之间的性能提升有限（每时钟指令 IPC 基本相同）。

比起前几代架构，Sunny Cove 提升明显

相比之下，英特尔基于 10nm 制程工艺打造的全新微架构 Sunny Cove，会在计算性能和功耗方面取得更大的提升。

而这次微架构的更新主要体现在两部分：通用性能提升和专业用途性能提升，其中前者使得基于 Sunny Cove 架构的处理器在 IPC（每时钟指令）指标方面有一定的提升。

按照英特尔的说法，通用性能提升总结起来是「更深入、更宽广、更智能」，通过增加缓存大小来提升每时钟更多的并行执行能力，实现「更深入」；增大新内核的执行宽度提升每时钟执行指令，实现「更宽广」；最后优化数据传输实现「更智能」。

至于专业用途性能提升，英特尔则通过添加新的专用指令等方式来提升 Sunny Cove 在人工智能、机器学习以及加密等特殊用途方面的性能。

根据英特尔公布的信息，Sunny Cove 的主要功能特性包括：

增强的微架构，可并行执行更多操作。
可降低延迟的新算法。
增加关键缓冲区和缓存的大小，可优化以数据为中心的工作负载。
针对特定用例和算法的架构扩展。例如，提升加密性能的新指令，如矢量 AES 和 SHA-NI，以及压缩/解压缩等其它关键用例。

尽管目前关于 Sunny Cove 的详细信息并不全面，但从其在延迟、吞吐量、并行计算能力等方面的改进来看，它有望提升消费端在娱乐、工作方面的应用体验。

此外，英特尔也公布了消费级处理器架构演变路线图，包括酷睿系列和 Atom 系列。

在酷睿系列产品上，除了计划在 2019 年出货的 Sunny Cove，未来几年将会有应用 Willow Cove 和 Golden Cove 新架构的产品推出，而 Atom 系列则会有 Tremont、Gracemont 以及 Next mont 等新架构，但具体涉及到的制程工艺尚不清楚。

下一代核芯显卡，运算能力超过 1 Teraflop

为了配合新的 CPU 架构，英特尔在此次活动中还推出了名为 Gen11 的新一代核芯显卡。

根据官方的路线图，新的 Gen11 核芯显卡将与英特尔 10nm 处理器在 2019 年一同亮相，这款核芯显卡具备 64 个增强型执行单元（EU），是目前 Gen9 核芯显卡（24 个 EU）的两倍之多。

这是英特尔首款运算能力超过 1 Teraflop（每秒万亿次浮点运算）的集成显卡，作为参考，AMD Ryzen 7 2700U 处理器集成的 Vega 10 显卡的运算能力为 1.7 Teraflops，英伟达 GTX 1080 独立显卡的运算能力为 9 Teraflops。

对此，英特尔表示：

与英特尔 Gen9 核芯显卡相比，新的集成显卡架构有望将每时钟计算性能提高一倍，并且凭借高于 1 Teraflop 的运算性能，它在游戏方面的表现会更好。

在游戏方面，Gen11 核芯显卡配备了英特尔®自适应同步技术，它将为游戏提供流畅的帧速率。此外，英特尔还采用了更优的媒体编码器和解码器，允许用户在有限的功耗配额下，实现 4K 视频流和进行 8K 内容创作。

据了解，新的核芯显卡将于 10nm 处理器一并在 2019 年交付。

现场，英特尔公司处理器核心与视觉计算高级副总裁 Raja Koduri 还透露了英特尔 2020 年打算推出独立显卡的计划。

逻辑芯片 3D 封装技术：Foveros

在「架构日」活动当天，英特尔还展示了一种名为「Foveros」的芯片 3D 封装技术。

实际上，3D 封装技术并不新奇—它已经被应用在内存产品上，但英特尔声称其是处理器领域首个推出 3D 堆叠封装技术的厂商，利用它可以在逻辑芯片上继续堆叠芯片。

外媒 Gizmodo 打了个通俗易懂的比喻，如果说把普通的单芯片封装比作一间单层住宅，那么 3D 封装技术就好比多楼层的住宅。

该技术提供了极大的灵活性，因为设计人员可在新的产品形态中「混搭」不同的技术专利模块与各种存储芯片和 I/O 配置。并使得产品能够分解成更小的「芯片组合」，其中 I/O、SRAM 和电源传输电路可以集成在基础晶片中，而高性能逻辑「芯片组合」则堆叠在顶部。

英特尔表示，Foveros 封装技术为整合高性能、高密度和低功耗硅工艺技术的器件和系统铺平了道路，有助于针对如游戏、人工智能等不同用途的芯片提供灵活的定制方案。

英特尔预计，将在 2019 年下半年开始推出一些采用 Foveros 3D 封装技术的产品。

除此之外，英特尔还介绍了其傲腾技术和相关产品的最新情况，以及新推出的用于简化跨 CPU、GPU、FPGA、人工智能和其它加速器的各种计算引擎的开发工具 One API，和帮助开发人员快速进行原型开发的深度学习参考堆栈（Deep Learning Reference Stack）。

在英特尔看来，如今数据产生的速度逐渐超出了人们分析、理解和帮助保护这些数据的能力，随着 AI、5G 以及智能家居等相关领域的快速发展，计算架构也因此受到影响，快速演进并呈指数级扩展，与此同时，潜在市场的规模也在逐步扩大，根据英特尔的判断，到 2022 年，潜在市场的规模将超过 3000 亿美元，这促使英特尔开始在设计与工程模式方面进行战略性转变。

从更优的制程工艺和封装技术、可加速人工智能和图形等专业应用的新架构、超高速的内存，到超微互联、嵌入式安全功能以及为开发者统一和简化的通用编程软件，英特尔决心扎根这 6 大战略支柱，并进一步为更多元的计算时代做准备。