技术实力大爆发！详解英特尔十一代酷睿四大核

9月3日，英特尔正式发布第十一代智能酷睿处理器，代号：Tiger Lake，制程工艺10nm。首发共有九款不同型号的新品，其中酷睿i3家族4款、酷睿i5家族2款、酷睿i7家族3款，具体如下：

除了核心数、频率不同之外，英特尔十一代酷睿在TDP上做了划分。如上图所示，酷睿i7-1060G7、酷睿i5-1130G7、酷睿i3-1120G4、酷睿i3-1110G4四款处理器TDP为7-15W，允许OEM厂商实现无风扇设计；而酷睿i7-1185G7、酷睿i7-1165G7、酷睿i5-1135G7、酷睿i3-1125G4以及酷睿i3-1115G4五款处理器TDP为12-28W，厂商可根据产品模具、散热设计、性能需求来进行调控，以实现不同程度的性能输出。

全新的英特尔十一代酷睿处理器目前只发布了Tiger Lake-U系列，主要面向轻薄型笔记本。Tiger Lake-S桌面级、Tiger Lake-H移动级标压处理器将在未来陆续发布。

此外值得一提的是，Ice Lake-U系列的主频和睿频加速能力，在Tiger Lake得到了进一步提升和优化，像酷睿i7-1185G7处理器主频就达到了3GHz，睿频加速更是达到了4.8GHz，从这一细节可以看出，相对于Ice Lake而言，Tiger Lake在架构优化方面下了不少功夫。

除了这些参数上的变化之外，英特尔十一代酷睿从底层架构到性能、IO都进行了全方位升级，主要包括以下几点：

·全新设计的Willow Cove微架构
·全新的Intel Iris Xe核显
·全新的AI功能
·全新的媒体和显示引擎
·全新的硬件强化安全特性
·整合了Thunderbolt 4
·整合了全新的PCIe 4.0接口

除了这些显著的新特性之外，英特尔Tiger Lake处理器还支持Wi-Fi 6（Gig+）无线网络、AV1解码、INT8数据类型的AI计算等特性。

纵观英特尔十一代酷睿诸多新特性，总结起来总共有四大亮点：

其一，全新的SuperFin晶体管技术；

其二，支持三大先进的AI技术；

其三，深度优化的Willow Cove架构特性；

其四，备受期待的锐炬Xe核显。

接下来，让我们从这四大亮点入手，一起来深入了解英特尔第十一代的Tiger Lake处理器吧。

【注：以下所有涉及数据均来自于英特尔十一代酷睿发布会演讲内容及官方PPT】

http://newsroom.intel.com/press-kits/11th-gen-launch/

01 全新的10nm SuperFin晶体管技术奠定基础

处理器性能的提升，归根到底是如何在单位面积内集成更多的晶体管，以及如何更高效的实现晶体管排布。因此，底层晶体管技术的进步，将对处理器性能提升带来质的飞跃。而Tiger Lake之所以能够有效整合Willow Cove微架构、锐炬Xe核显，以及众多IO单元，并使之高效工作，全新的10nm SuperFin晶体管技术功不可没。

简单来说，SuperFin晶体管技术从底层晶体管设计上实现了进一步优化，在这个方面，英特尔主要做了两件事：

其一，重新设计了晶体管；

其二，重新设计了金属堆栈。

首先，英特尔通过添加全新的高性能晶体管，以及改善的栅极工艺来提升驱动电流，使电荷具有更高的移动性，并降低了源漏电阻，实现了更低的电容。

其次在改善金属堆栈方面，英特尔的工程师大幅改善了中低层电阻，并大量使用导通孔。同时，在晶体管顶层还增加了2层额外的高性能层，以使其达到更高的峰值频率。此外，通过提升MIM电容器能力（超过4倍），Tiger Lake处理器可以胜任更高负载的任务，提供快速而稳定的供电响应。

SuperFin晶体管技术被英特尔使用在如处理器内核，高速总线和内存子系统等高频敏感IP中，以提升其性能；同时在非高频率关键IP中，如TYPE-C和PCIe中，使用了现有的高阀值电压晶体管，进而使其变得更加高效。这些技术的综合运用使得晶体管运行速度得到提升，同时降低漏电率，进而降低了晶体管的运行电压。这使得Tiger Lake处理器能够在更低电压、更低功耗下实现更高的性能输出。

因此，Tiger Lake处理器能够释放出比前代产品更强的CPU和GPU性能，根本原因就在于全新的SuperFin晶体管技术带来了出色的底层优化。

02 三大AI加速使Tiger Lake更智能

不知道大家有没有注意，英特尔官方给酷睿处理器的前面加了“智能”二字，这其实从很早就已经开始了。但是对于普通用户来说，往往忽略了这两个字。其实，以前所说的“智能酷睿处理器”，更多的是在描述睿频。而现在，随着英特尔为酷睿处理器加入更多AI技术，“智能”二字的范畴早已不仅仅局限于睿频了。

Tiger Lake处理器非常重要的一个亮点，就在于三大AI技术的加持。其中包括：Intel DL Boost：DP4a，Intel DL Boost：VNNI，Intel Gaussian&Neural Accelerator。那么这三大AI技术主要应用方向是什么呢？

首先，DP4a和VNNI都是基于英特尔深度学习加速（Intel DL Boost）的指令。

Intel DL Boost：DP4a是锐炬Xe核显的标志性指令之一。它使用32位元累积来计算一个4位浅层矢量点积，从而加快了8位元整数推断。这种强大的4元素矢量点积扩展，经过优化之后加速了用于人工智能的推断，并且在深度学习中也有所应用。

Intel DL Boost：VNNI并非首次出现在酷睿平台之上。英特尔在Tiger Lake上继续沿用了这一技术。VNNI为处理器提供了卓越的人工智能性能或矢量神经网络指令，支持低精度指令，可加速基于卷积神经网络的算法。它把此前的三个独立指令，也就是一个矢量相乘和两个矢量相加，整合成一个矢量点积指令，从而提供比竞品高1.7倍的性能。而且VNNI可通过行业标准框架和库直接访问。

Intel Gaussian&Neural Accelerator，即GNA2.0，是英特尔打造的低功耗人工智能加速器。它专门针对工作流负载进行了优化，比如在听写、翻译或是动态降噪方面，能够帮助用户提升体验。如视频会议过程中的背景消噪，就是其典型应用场景。

此外，GNA2.0最大的特性在于它是一个独立的IP区块，因此能够在CPU或GPU忙于执行其它工作负载时而正常工作，并且能够以更省电、更低功耗的状态，实现每毫瓦每秒10亿次运算。而其峰值运算能力可达到每秒380亿次！

通过把正确的人工智能工作流工作负载交付给GNA处理，就可以进一步缓解CPU的计算负荷，这是GNA技术最大的价值所在。

很多人对于AI在PC上应用的意义并没有概念，不过简单来说，AI技术能够帮助PC更加智能的调控性能、延长续航，也能够在实际应用中帮助用户简单、快速的完成相关任务。此外，AI技术还可以赋予PC视觉计算、图像/语音识别的能力，达成快速开机，更高的安全性、更加智能化的交互等功能。

03 Willow Cove微架构带来更加全能的表现

10nm Ice Lake处理器虽然拥有不错的GPU性能，但由于频率较低，所以影响了CPU性能的发挥，这与Sunny Cove微架构有直接的关系。因此，英特尔在Tiger Lake上采用了基于Sunny Cove微架构进一步优化的Willow Cove微架构。再配合改进的晶体管技术，实现了英特尔低功耗处理器上的首个4.8GHz单核睿频，这一点让人叹为观止。

同时，Tiger Lake整体功耗能够控制在7-15W和12-28W之间，也给OEM留下了极大的可控空间。

为了提升整体性能，Tiger Lake提升了总线带宽，有效降低延迟。并且采用了全新的内存控制器，支持LP4/x-4266和DDR4-3200规格的内存，最大容量分别可支持32GB和64GB，进一步消除内存瓶颈。

图形方面引入了全新Xe架构，G7级别的锐炬Xe核显拥有96个EU单元，并且前面也说了，它还支持DP4a人工智能加速指令，配合INT8型整数计算可以实现更加出色的图形性能。

此外，Tiger Lake还引入了全新的显示引擎，这使其可以支持4个4K显示器或1个8K显示器输出。而全新的编码引擎可支持4K60fps 10-bit和8K30fps 10-bit视频编码。此外，Tiger Lake的锐炬Xe核显还整合了全新的IPU6图像处理引擎，可实现4K90fps视频的流畅播放。

不得不说，Tiger Lake通过全新的架构设计，实现了更加全能的表现，在基础计算能力之外，强大的图形性能、出色的编解码性能等等，使Tiger Lake覆盖了各类应用需求。

全新的Tiger Lake处理器拥有两种不同规格的封装：

左侧较大的封装对应12-28W TDP高性能处理器，主要应用于主流的轻薄型笔记本电脑、雅典娜计划产品之中；右侧较小的封装规格对应7-15W低功耗处理器，可以实现无风扇设计。

综合来看，Tiger Lake SoC支持可使电脑随时处于低功耗待机/唤醒状态的Modern Standby功能；拥有Audio DSP芯片，支持待机状态下的低功耗语音唤醒，使电脑随时处于低功耗待命状态；它拥有全新的GNA 2.0神经网络加速器，支持DP4a指令，使其AI性能提升高达5倍；支持超分辨率技术；支持高性能AV1解码；支持AVX2指令集以及Intel DL Boost深度学习加速功能；支持IPU 6高质量图像处理引擎。

七大底层特性使得Tiger Lake处理器在矢量、标量、图形计算、视频流媒体编解码、人工智能加速、视觉计算、语音识别等方面有着更为全面的表现。

04 性能与功能兼备的锐炬Xe核显

自从英特尔公布Xe架构以来，始终为业界所重点关注。而Tiger Lake终于带来了Xe架构中的锐炬Xe LP图形显卡，也就是Intel Iris Xe核显。

在设计Xe架构的时候，英特尔并非只考虑到单一使用场景，而是将Iris Xe GPU划分为三个档次：

其一，Xe LP(低功耗)：用于核显、入门级独显，标准TDP 5-20W，最高可扩展到50W。

其二，Xe HP(高性能)：用于主流和发烧消费市场、数据中心和AI领域，标准功耗75-250W。

其三，Xe HPC(高性能计算)：用于超级计算机等。

简单来说，Xe架构本身具有极高的可扩展性，一个架构通吃入门到发烧、普通PC到超级计算机平台。所以，Tiger Lake所带来的Intel Iris Xe核显也只是冰山一角。

目前来看，Xe LP主要特性如下：其最高执行单元达到96个（处理器尾缀为G7），核心频率达到1.35GHz，能够在1080P 60fps下运行《英雄联盟》、《CS:GO》等游戏；且能够在1080P 30fps下运行《战地5》、《绝地求生》等高画质游戏。

其整体性能相比上一代Ice Lake搭载的Iris Plus核显提升2倍，执行单元数量从64个提升到96个，核心频率从1.1GHz提升到1.35GHz，L3达到3.8MB。

英特尔锐炬Xe显卡优化了EU单元，使用8位浅层矢量来达到浮点单元的资源利用，这是Iris Xe核显性能大幅提升的根本原因。

从Tiger Lake的SoC构成来看，Xe图形架构中的显示引擎和媒体引擎，是英特尔十一代酷睿在创意设计、视频编解码、4K/8K视频显示方面最为重要的武器。如显示引擎，除了提供支持4个4K和1个8K显示器输出之外，还原生支持HDR10、杜比视界、360Hz刷新率以及Adaptive Sync技术。

媒体引擎则使Tiger Lake处理器支持AV1硬件解码、12bit端到端高速视频管线。赋予了Tiger Lake处理器更加强大的媒体功能。

此外值得一提的是，除了在架构上下功夫之外，英特尔还格外注重驱动和软件层面的优化，彻底重构了DX11驱动，使负载变得更低。同时还支持游戏锐化、配置优化、即时游戏调校，因此使得Intel Iris Xe核显达到了与MX350独显相媲美的图形性能。

总体来看，Iris Xe LP核显从基本规格上相较Gen 11核显（Ice Lake所搭载）提升明显。除上述特性之外，它还具备高效线程控制特性，支持VRS可变着色率，每时钟周期最多处理24个像素、48个纹理。FP16、FP32浮点性能提升幅度达到84％，并且首次引入INT8整数处理能力，性能达到8.29TOPS。

05 结语

第十一代酷睿Tiger Lake处理器，是英特尔技术力层面的一次超级大爆发。虽然依旧是10nm制程工艺，但全新的SuperFin晶体管技术使其在10nm制程节点上实现了现阶段7nm制程节点都没有实现的进化，那就是在低功耗处理器上实现更高的主频和睿频加速能力，这使得Tiger Lake处理器的基础性能不容小觑。

而除了这一点之外，英特尔为Tiger Lake处理器还加了“双保险”，那就是针对不同应用的AI加速能力和强大的图形性能。DP4a、VNNI、GNA 2.0几乎覆盖了目前PC端所有类型的人工智能相关应用，如智能降噪、生物识别、图像/语音识别等等，这使得基于Tiger Lake处理器打造的轻薄型笔记本电脑会有更加先进的交互方式、更加安全的运行环境、更长的待机/续航能力、更强劲的计算和图形能力。

无论怎样，未来一年里，我们都将感受英特尔Tiger Lake的真正实力！