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【科普】酷睿十三代的制程Intel7工艺,和12代的Intel7工艺是同一种工艺吗?

2024-05-06 07:18| 来源: 网络整理| 查看: 265

9月28日凌晨,英特尔召开发布会,发布了第十三代酷睿桌面处理器。本次发布会共发布了六款不锁倍频的型号,分别是i9 13900K(F)、i7 13700K(F)和i5 13600K(F)。

三款首发型号的部分技术规格,带F的型号除了没有UHD770核芯显卡,其它与对应型号一致(图片来自百度)

在他们的技术规格被公布的同时,京东也公布了其预售价格。其中(型号由低到高):

i5 13600KF预售价格2499元;

i5 13600K预售价格2699元;

i7 13700KF预售价格3299元;

i7 13700K预售价格3499元;

i9 13900KF预售价格4699元;

i9 13900K预售价格4899元。

有关技术规格和价格的解释(评价),再此不做更多的赘述。

咱们今天来探讨的问题是:酷睿13代是Intel7工艺,酷睿12代也是Intel7工艺,那么,它们的工艺都是同一种工艺吗?

实际上,这个问题可以从两个(或者两个以上)角度来解答。当然,不同的解答方式有不同的答案。在这里,我将把答案分成两个角度解答。第一个角度是晶体管的大小,第二个角度则是处理器的架构。若从其它角度出发,本质上也是离不开晶体管大小和处理器的架构这两种因素的。

首先,让我们来看看百度百科对“制程工艺”这一名词是怎么解释的。百度的定义是:“指在CPU的生产过程中,集成电路的精细度,也就是精度越高,生产工艺越先进。在同样的材料中可以制造更多的电子元件,连接线也越细,精细度就越高,CPU的功耗也就越小。”对此,百度还补充道:“是指IC内电路与电路之间的距离。制程工艺的趋势是向密集度愈高的方向发展。密度愈高的IC电路设计,意味着在同样大小面积的IC中,可以拥有密度更高、功能更复杂的电路设计。微电子技术的发展与进步,主要是靠工艺技术的不断改进,使得器件的特征尺寸不断缩小,从而集成度不断提高,功耗降低,器件性能得到提高。”

很显然,百度对制程工艺的定义,包含了两种最基本的因素,一是集成电路的精细度,也就是元器件尺寸的大小,二是电路与电路之间的距离。二者都是决定晶体管密度的重要因素。其中,前者又是后者的必要条件,也就是说,只有晶体管小到一定程度,电路与电路之间的距离才得以继续减小,密度才得以提升。两者又形成了有机统一,共同决定着晶体管密度。

英特尔工艺路线图(图片来自百度)

所以,若是从晶体管大小,也就是元器件特征尺寸的角度来回答这个问题,则可以说,12代酷睿和13代酷睿的Intel7工艺,就是同一种工艺。从本质上来讲,两代的Intel7工艺本质上,它们的元器件(晶体管)特征尺寸,都是10纳米,和英特尔初代10nm,以及10nm SuperFin的制程一样。在这一种说法之下,架构、密度以及能耗比等等方面,是没办法被关注到的。也就是说,有些人会认为,在同一种制程下,架构、密度以及能耗比等等,是没有办法改变的;唯有制程改变了,架构、密度和能耗比等等才随之而改变。这就很好地解释了为什么有些玩家一直在抱怨英特尔总是挤牙膏,这是因为从2015年开始(酷睿5代),英特尔一直使用14nm制程,一直用到了2021年(酷睿11代),前后共经历了7代;而从2020年开始(10代酷睿低压U),英特尔用上了10nm制程,直到如今,酷睿13代也还是10nm制程,经历了4代。无论是7代同用一个制程还是4代同用一个制程,相较于锐龙制程的一代一换或者是两代一换,在这些玩家群体的眼中,都显得英特尔十分不上心,都感觉英特尔槽点满满。

固然,关心制程的大小,也就是晶体管的大小当然没有错。但是,制程的大小,只是提高晶体管密度的必要条件,在制程没有换代(进一步缩小)之前,可以肯定的是,芯片还是有进步空间的,具体就要看芯片内电路与电路之间的距离,这才是直接决定晶体管密度的条件。提升同一制程内的晶体管密度,这是设计方在下一代制程技术还没有成熟的时候可以直接做的,又能提升性能的操作。

10纳米技术密度对比图,可以看到,英特尔的晶体管密度是相当惊人的,侧面印证了英特尔控制晶体管密度的巨大的实力,甚至,英特尔的10纳米的密度可以媲美台积电6nm(保守估计)(图片来自百度)

其实,无论是英特尔还是AMD,都是需要有在同一制程下提升密度的能力的。就拿AMD来说,从Zen2到Zen3架构,都是台积电7nm制程,可是为什么IPC会有那么大的提升呢?为什么能耗比提升也不小呢?

IPC之所以能提升,自然与架构的改进脱不开关系,当然,是晶体管密度的提升让架构变得更加紧凑和集成化,由此带来了IPC性能的提升。若是只改变架构,而不提升密度,当然也有可能会提升性能,可是这样,效果就没有那么明显了,再看看能耗比,那根本就不会有什么提升。由此看来,从Zen2到Zen3,虽然都是7nm制程,但是Zen3相比于Zen2晶体管密度提升了20%,IPC、能效比的提升都如此之大,这当然就说明了提升晶体管密度的必要性,尤其是下一个制程还没到来之前。AMD需要这样做,英特尔制程换代效率稍慢,更需要这样做。

虽然Zen2到Zen3的改进都是以7nm工艺为基础的,可是却没有人因此说这俩就是同一种东西。反观英特尔,就连从8代到9代,都要被某些网友喷一轮,说这是以前玩剩下的套路,留下来持续割韭菜的,这又是为什么?制程问题没解决之前,用这种方案(指提升晶体管密度)来暂时解决问题,难道不正常?

而真正要去批判的,应该是10代桌面CPU到11代桌CPU面的“提升”。因为此时密度的提升已经接近了极限(10代的密度已经非常高了,接近Zen2的密度),再继续提升密度的价值几乎就没有了,如果还是一味提升密度,只能打造高功耗、高发热、低性能的“怪物”,并最终成为一个耻辱和笑话(参考i9 11900K)。

英特尔宣传PPT(图片来自百度)

英特尔酷睿13代,Raptor Lake架构,采用了进阶版Intel7制程工艺,虽然本质上还是10nm制程,但是已是密度极高的Intel7制程工艺,比酷睿12代的Intel7工艺的晶体管密度自然又是上了一个台阶。不但如此,就连13代的能效比、甚至是IPC效率,都有一定的提升,这是仅仅靠提升缓存大小、堆核心的操作做不来的。

至于为什么英特尔在发布酷睿13代之前,所被曝光的那些传闻,例如酷睿13代IPC性能0提升、酷睿13代Raptor Cove架构与酷睿12代Golden Cove架构极度相似等等新闻,并不排除两种可能,一是外界真正低估了13代酷睿的实力,二是英特尔为了保留机密,在发布之前放出假消息,用来混淆视听的。毕竟,英特尔在酷睿13代发布之前,一直都是把13代的制程工艺宣传成Intel7制程工艺,对“强化”这一词却是只字未提,或许,这就是英特尔想留给玩家们的一个小小的惊喜吧。

所以,从架构和晶体管的密度这个角度来说,酷睿13代的Intel7工艺和酷睿12代的Intel7工艺,准确来说,它们源于同一种制程,但是却不是同一种工艺。若是仅从芯片的制程来判断,答案确实不太合理。

酷睿14代流片(图片来自百度)

正如上文所说,酷睿13代的Intel7工艺晶体管密度已经接近了10nm制程工艺的极限密度,如果再不改进制程,仅仅一味地缩小密度,就会成为提升性能的绊脚石。因此,英特尔10nm的故事,就在酷睿13代这里,画上了句号。英特尔从酷睿14代开始,就不再采用10nm制程工艺,取而代之的是7nm制程工艺,也就是接下来的Intel4工艺。

对于英特尔来说,10nm是性能飞跃的一代、是意义非凡的一代。它见证了英特尔从低谷逐渐回到正轨,与AMD一决高下,是拯救英特尔于绝望的挣扎中的大救星,同时,它也为英特尔指明了今后的发展策略和道路。

不过从今以后,英特尔还能不能与AMD在市场竞争中一决高下,除了能不能发展先进技术这个问题以外,还要看看它对用户们的诚意。

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