从产品线到性能 第八代酷睿处理器全方位解析

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　　在沉寂十年之久的PC市场重新活泛起来之后，英特尔也顺势而为将酷睿家族推向第八世代。在英特尔看来，第八代酷睿堪称这个传奇家族中变化最大、性能提升幅度最大的一代，究竟是否如此？让我们从头说起……

　  从今年六月开始，英特尔逐步公布并推出第八代酷睿家族。

　　先是在八月份推出了基于14nm+制程工艺的Kaby Lake-U Refresh架构的移动端酷睿i5、酷睿i7低电压处理器；

　　十月份则稳步跟进基于14nm++制程工艺的Coffee Lake桌面级处理器。

　　而明年年初左右，第一代10nm制程工艺的Cannon Lake系列也将上市。也就是很多对笔记本CPU性能要求较高的用户期盼的标压版8代酷睿，届时，第八代酷睿家族呈现前所未有的三架构并存状态。

·一次前所未有的三芯合一

　　在酷睿处理器家族以往的世代中，架构分布规则非常鲜明：

　　所有主流处理器均采用当世代架构，如第七代主流处理器均为Kaby Lake、第六代主流处理器均为Sky Lake等等；

　　而旗舰级至尊处理器则采用上一代架构。如第七代酷睿i7 7960X采用第六代Sky Lake架构；第六代酷睿i7 6950X采用第五代Broadwell架构等。

　　而到了第八代酷睿，英特尔在其中同时布局了两大14nm制程工艺的Kaby Lake（第七代）、Coffee Lake架构，同时还将布局第一代10nm的Cannon Lake架构。这不得不说是史无前例的一次壮举。

Intel最新架构路线图10nm的Cannon Lake将与Coffee Lake等并存

　　其实从第七代酷睿开始，英特尔在制程工艺、架构上就开始有意识的打破以往“Tick-Tock”战略，转向全新的PAO（即Process——Architecture——Optimization：革新——优化——架构）迭代三步走战略。

　　以14nm为例：

　　第一代14nm制程工艺是对22nm制程工艺的革新。而随后两代，即Kaby Lake的14nm+、Coffee Lake的14nm++都是对14nm制程工艺的进一步优化。也就是说，虽然同为14nm，但是在晶体管密度上，得益于英特尔在超微缩技术上的突破，每一代都实现了更高密度的集成，并且是在缩减芯片体积、保证功耗基本不变的情况下做到这一点。

·第八代酷睿处理器目前上市型号

　　目前，第八代酷睿家族中的Kaby Lake-U Refresh架构以及Coffee Lake架构处理器已经全面上市，涵盖了酷睿i3、酷睿i5、酷睿i7三大家族，同时包括了移动端与桌面级处理器：

酷睿i3家族目前均为桌面级处理器

酷睿i5家族分布两颗桌面级与两颗移动级

酷睿i7家族分布两颗桌面级与两颗移动级

　　上述三张图片展示了英特尔第八代酷睿家族目前的处理器构成：

　　其中，酷睿i3家族推出了酷睿i3 8100四核四线程桌面级处理器以及酷睿i3 8350K四核四线程处理器；

　　酷睿i5家族推出了酷睿i5 8400以及酷睿i5 8600K两颗六核六线程桌面处理器，以及酷睿i5 8250U和酷睿i5 8350U两颗四核四线程移动级处理器；

　　酷睿i7家族推出了酷睿i7 8700以及酷睿i7 8700K两颗六核十二线程桌面处理器，以及酷睿i7 8550U和酷睿i7 8650U两颗四核八线程移动级处理器。

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　　K后缀：拥有K后缀表示处理器不锁倍频，允许超频，而K后缀代表着同样数字型号的最高规格，比如表中i7-8700K的性能肯定是要强于i7-8700的。

　　Ｕ后缀：拥有U后缀表示处理器为移动级低电压低功耗处理器，一般用在笔记本电脑、2合1电脑、或者一体电脑之中。

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　　如果对酷睿处理器比较了解的用户，自然已经看出了其中的变化……

爆发式的参数显著提升

　　随着制程工艺发展，14nm向10nm进化，之后再向7nm推进，甚至临近3nm、1nm物理极限，每一代半导体芯片的更迭都将与以往不同，也都可称得上是半导体芯片技术的爆炸。

　　那么，第八代酷睿处理器表面和内在到底有怎样的技术进化呢？

　　首先从表面来看，第八代酷睿处理器的显著变化有三点：

　　其一，核心数量变化。目前发布的处理器之中，桌面级由此前的最高四核八线程，进化为最高六核十二线程；目前发布的移动级低电压处理器之中，由此前的最高双核四线程进化为最高四核八线程，从而使得第八代酷睿处理器的性能和效率得到明显的提升。这也是除技术架构优化之外，第八代酷睿处理器性能大幅提升的最重要因素。

8代酷睿Kaby Lake-U Refresh内核图

　　其二，三级缓存变化。以酷睿i7家族为例，桌面级由此前的8MB提升为12MB，移动级低电压处理器由此前的4MB提升为8MB。我们都知道，L3对于降低内存延迟，提升大数据量计算时处理器的性能有着明显的帮助，这也是第八代酷睿处理器性能提升，尤其在游戏性能表现上更进一步的主导因素之一。

　　其三，处理器频率变化。相对于第七代酷睿来说，第八代酷睿的频率均有所提高，尤其是睿频频率得到了普遍提升。因此，从核心数到频率、再到三级缓存的全方位提升，为第八代酷睿成为酷睿家族性能提升最大的一代奠定了基础。

低电压系列八代酷睿官方认为最高提升百分之四十

　　总体而言，第八代酷睿处理器相对于上一代的变化较为明显。不过，性能参数的变化仅仅是表面，这种变化的根源在哪里呢？

　　首先，英特尔第二代超微缩技术为14nm制程工艺，以及即将到来的10nm制程工艺带来了更高密度的晶体管集成。同时，二者之间的微缩系数也实现了突破，由原来的0.62转变为0.43，10nm制程工艺将带来更小体积的芯片。

逻辑晶体管密度示意图

　　与此同时，14nm制程工艺使得芯片体积由22nm时代的38.4平方毫米缩减到23.8平方毫米，但晶体管密度却提升了一倍（22nm：15.3MTr/平方毫米<百万晶体管/平方毫米>；14nm：37.5MTr/平方毫米）。即将到来的10nm制程工艺芯片体积缩减到14.8平方毫米，但每平方毫米晶体管数量超过1亿个（100.8MTr/平方毫米）。这就是第八代酷睿处理器在核心增加、性能提升的情况下，为何能够保证处理器芯片体积依然能够缩减的根源所在。

鳍片间距和高度变化显微图

　　其次，芯片体积缩减、晶体管密度提升，与FinFET晶体管技术的突破有直接关系。目前，英特尔第三代FinFET晶体管鳍片高度最大达到53nm，提高25%；间距最小达到34nm，缩小25%。间距的缩小自然能够使单位面积内的晶体管集成度变高，而鳍片高度提升则决定了晶体管传导效率的提升，从而促进处理器性能和效率的提升。

　　那么再刨根问底一些，鳍片高度增加和间距缩小的根本原因在哪呢？这就不得不提虚拟栅极了。

　　虚拟栅极就是一个放置在逻辑单元的边缘，将单元与单元隔离，但不属于晶体管的栅极，通俗点就是逻辑晶体管单元的“围栏”。传统工艺每个单元使用两个虚拟栅极，而英特尔在10nm开始只需要一个虚拟栅极就可以了，自然而然晶体管的间距就可以再次缩小。

　　因此，我们表面上看到的虽然是第八代酷睿处理器的核心、频率、缓存以及最终性能的提升。但是想要实现这样的提升，与英特尔深厚的技术积累不无关系。通过第二代超微缩技术、第三代FinFET晶体管技术、以及全新的虚拟栅极等技术，共同促成了第八代酷睿处理器的性能与效率提升。

　　那么第八代酷睿实际性能怎样？基于第八代酷睿处理器的产品该如何选择呢？

一波大跨度的性能提升

　　架构与制程工艺的优化，再加上普遍两个核心数量的提升，为第八代酷睿处理器带来了较为显著的性能提升。那么其相对于上一代处理器的性能究竟提升了多少呢？除了上述的理论部分支持，下面我们不妨通过实际测试，看看第八代酷睿处理器的实际性能表现究竟是怎样的？它能否如官方所言，达到40%幅度的提升？

　　首先来看移动级处理器。目前移动端虽然发布了四颗不同型号的处理器，但OEM产品大都选用的是酷睿i5 8250U以及酷睿i7 8550U两颗处理器，酷睿i5 8350U与酷睿i7 8650U两颗处理器目前基本没有产品使用。不过根据硬件规格参数来看，后两颗处理器的性能只会比前两颗高，所以我们了解了前两颗处理器与前代的性能差异，基本就能确定第八代酷睿移动级处理器家族的整体情况了。

　　为了保证测试数据的参考价值，我们分别使用CPU-Z、象棋、wPrime以及CINEBENCH R15进行了测试，下面看看具体的测试结果：

CPU-Z理论测试

国际象棋测试

Wprime测试

Cinebench R15单核&多核性能测试

　　从对比测试结果可以看出，第八代酷睿移动级处理器的性能提升还是相当明显的，虽然单核性能由于频率的问题提升并不明显，但是多核性能基本在40%甚至更高一些，这使得基于第八代酷睿处理器的笔记本电脑在性能、效率上无疑有更值得信任的表现。

　　第八代移动级处理器性能提升显著，桌面级处理器普遍升级为六核心之后，性能同样也值得期待。我们对酷睿i5 8400以及酷睿i7 8700K两颗处理器进行了测试，下面看看测试结果：

桌面级处理器wPrime测试

桌面级处理器CINEBENCH R15多核测试

　　从测试结果来看，酷睿i5 8400处理器相对于上一代酷睿i5处理器而言，性能提升显著，只比超频之后的酷睿i7 7700K低一些，与未超频7700K相差不大。而对位上一代酷睿i7 7700K升级的酷睿i7 8700K则性能优势明显，六核十二线程带来的提升毋庸置疑。

一个更加完整的生态体系

　　多数人都知道英特尔在半导体行业的影响力，却少有人注意到英特尔围绕半导体芯片所构建的生态体系是有多么庞大。对于英特尔而言，处理器只是这个生态体系中最重要的一个环节，周边技术生态的构筑，才是这个生态体系形成完整闭环的关键因素。

　　那么到底都有哪些围绕在第八代酷睿周边的技术呢？

·功能强大的Thunderbolt 3

　　首先来说说Thunderbolt 3接口。关注英特尔第八代酷睿发布的朋友，或多或少都会看到相关稿件中有关Thunderbolt 3接口的描述。“区区”一个接口，为何会被屡次提及呢？

　　Thunderbolt 3出道很早，但一直不温不火。很多笔记本电脑都有搭载，但因为Thunderbolt 3支持TYPE-C物理层，因此常常跟普通的TYPE-C所混淆。一般来说，TYPE-C样式的接口旁如果有一个类似“雷电”的标志，那么这个接口就是Thunderbolt 3接口了。

戴尔XPS 15上的雷电3接口

　　Thunderbolt 3为何被英特尔寄予厚望呢？首先这个接口的传输速率很快。我们现在所普遍使用的TYPE-C 3.1接口带宽为10Gbp/s，而Thunderbolt 3的带宽为40Gbp/s，孰强孰弱无需赘述。

　　其次，功能多样。Thunderbolt 3不仅支持数据传输，同时还支持显示输出，一个接口拥有多种功能。

　　此外，得益于高带宽，Thunderbolt 3还可以成为笔记本电脑的外接显卡通道。通过特殊的显卡扩展坞，使得笔记本电脑能够接驳台式机显卡，从而让轻薄本也能拥有台式机般的图形性能。

·大容量高速数据传输最经济的解决方案

　　除了Thunderbolt 3之外，傲腾内存也是英特尔从第七代酷睿开始就布局新生态。

　　傲腾内存简单来说的话，是一种基于3D Xpoint存储介质而打造的，帮助硬盘提升速度的缓存设备。傲腾是其品牌名称，3D Xpoint是这种存储设备的存储介质，与我们熟知的NAND具有相同的意义。

安装在主板M.2插槽上的傲腾内存

　　傲腾内存的主要作用是为机械硬盘提供缓存加速，容量为16GB和32GB。

　　有的朋友会问：“固态硬盘越来越便宜，傲腾存在的意义是什么？”

　　其实，答案就是这一部分的小标题：大容量高速数据传输最经济的解决方案。傲腾的特性是给机械硬盘加速，机械硬盘的优势在于容量大，速度慢。如果存储空间需求不超过500GB的话，那么直接选择固态硬盘无疑是优先方案。但如果存储空间需求为1TB、2TB、3TB甚至更高，那么傲腾内存+机械硬盘就是平衡存储容量与读写速度最经济的解决方案。

　　其实对于第八代酷睿来说，本身性能提升幅度非常大，但如果没有高性能平台的支持，那么再强的处理器性能也难以得到全面的发挥。而Thunderbolt 3所解决的数据传输速率问题、傲腾内存所解决的数据读写速度问题，能够帮助基于第八代酷睿打造的整个平台，拥有更优质的体验。

·高性能平台带来的优质内容体验

　　在保证平台体验的基础之上，基于新平台而来的诸如4K、3D内容、VR内容、游戏电竞内容等才能有更好的体验。因此，这种完整平台生态的建设，才是英特尔更为看重的东西。它们都是英特尔技术、平台生态链上不可或缺的部分，也是为用户提供完整优质体验的不可分割部分。

结语

　　在传统半导体芯片技术日渐临近物理极限的时候，每一次制程工艺革新的背后都会付出比以往更大的代价，因研发周期变长而导致的产品更新速度放缓、因工艺制造成本上升而引发的成本优化控制等等，所有这些都是必须要去面对的事情。

　　而深入了解半导体芯片行业领军者英特尔之后你会发现，更多前沿技术的研发已经步入正轨。纳米线晶体管、III-V晶体管、3D堆叠、密集内存/互联、EUV图案成形、神经元计算、自旋电子学等，将在未来的7nm、5nm以及3nm制程工艺中成为产业前进的重要推动力。