英特爾3D封裝技術(shù)，什么鬼？

來源：雷科技互聯(lián)網(wǎng)組，| 編輯：TSknight

2023年9月19日，英特爾正式發(fā)布基于Intel 4制程工藝的首個處理器平臺——Meteor Lake。得益于先進的Foveros 3D封裝技術(shù)，Meteor Lake實現(xiàn)了全新的分離式模塊結(jié)構(gòu)，將傳統(tǒng)的單處理器設(shè)計分為多模塊設(shè)計，Meteor Lake的處理器將由計算模塊、IO模塊、SoC模塊、圖形模塊，通過全新的架構(gòu)打造出能耗比更出色的處理器。

遺憾的是目前英特爾還沒有公開14代酷睿處理器的確切規(guī)格，相關(guān)的詳細(xì)信息估計要等另一場發(fā)布會再公開，預(yù)計時間應(yīng)該是在10月份。不過，相對于新一代處理器的規(guī)格，Intel 4的各種變化更讓人在意，這是英特爾繼12代酷睿之后，又一次對處理器的結(jié)構(gòu)進行大刀闊斧的改變，甚至引入了許多傳統(tǒng)PC處理器所沒有的新功能。

在AI大模型成為熱門之后，英特爾或許是所有PC處理器廠商中跟進速度最快的，在14代酷睿處理器中，我們就已經(jīng)看到了為AI準(zhǔn)備的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)處理單元（NPU）。早前，英特爾就公布了多個基于處理器設(shè)計的AI大模型，其中就有針對低功耗處理器設(shè)計的模型，讓用戶可以在本地部署小規(guī)模的AI，處理一些文字工作。

而在14代酷睿處理器之后，PC處理器也將進入一個新的紀(jì)元。

全新架構(gòu)，新在哪里？

傳統(tǒng)的PC處理器基本是單核心結(jié)構(gòu)，少數(shù)處理器會在一個基板上放置兩個芯片，組成一個處理器，但是從芯片本身來看，依然是延續(xù)了傳統(tǒng)的芯片設(shè)計方法，只是將兩顆芯片合二為一。

而Meteor Lake架構(gòu)則采用了分離式的模塊設(shè)計，所以，雖然掀開頂蓋你依然只會看到一個芯片，實際上芯片里封裝了四個獨立模塊，它們共同組成一個處理器。其中，計算模塊就是以前的處理器核心，內(nèi)置最新一代的能效核及性能核，通過制程工藝及微架構(gòu)的更新，進一步強化了性能，帶來更高的能耗比。

圖形模塊則集成了英特爾銳炫圖形架構(gòu)，因為采用了單獨的模塊設(shè)計，所以英特爾能夠?qū)⒏蟮腉PU封裝到芯片中，Meteor Lake處理器的核顯性能達到獨顯級別，將支持光線追蹤核Intel XeSS。

IO模塊，從功能上來看升級是最小的，集成了雷電4協(xié)議和PCIe Gen 5.0，基本上與上一代相同。

最后來看看SoC模塊，這是Meteor Lake處理器本次更新最大的變化，在SoC模塊中英特爾采用了全新的低功耗島設(shè)計，集成了神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)處理單元（NPU），新的低功耗能效核，進一步優(yōu)化節(jié)能與性能間的平衡。SoC 模塊還集成了內(nèi)存控制器、媒體編解碼處理和顯示單元，支持 8K HDR 和 AV1 編解碼器以及 HDMI 2.1 和 Display Port 2.1 標(biāo)準(zhǔn)，還支持Wi-Fi 、 Bluetooth和 Wi-Fi 6E。

這是NPU單元首次被封裝進英特爾的PC處理器中，作為神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)性能特化的處理單元，NPU的加入可以讓14代酷睿處理器擁有遠超以往所有處理器的AI性能。當(dāng)然，這并不是意味著以前的處理器就沒有AI性能，只不過當(dāng)時的邏輯是用CPU和GPU的算力，通過算法強行模擬計算，優(yōu)點是適配性強，缺點則是能耗比低且大量占用CPU和GPU的算力，導(dǎo)致用戶的正常使用體驗受限。

而在NPU加入后，處理器就可以將AI功能相關(guān)的性能調(diào)用交給NPU解決，CPU和GPU的算力僅作為輔助和后備，讓用戶在運行AI功能的同時不會影響電腦的正常使用。隨著ChatGPT等AI大模型的崛起，AI正在成為我們?nèi)粘Ｉ畹囊徊糠?，然而?dāng)下的AI普遍都運行在遠端服務(wù)器上，不僅會帶來信息泄露的風(fēng)險，還縮小了適用范圍。

如果我們想讓AI變成真正的隨身助手，提高PC等個人終端的AI性能就成為迫在眉睫的問題，利用NPU的算力，我們可以輕松在本地部署小型AI模型，而不需要再借助獨立顯卡等高功耗的硬件，而且可以更輕松地移植到移動端，讓隨身移動設(shè)備的AI語音助手也擁有更加強大的智能。

此前并非沒有人想過將NPU加入處理器中，但是受限于各種問題，最終都無法成功在處理器中開辟出一個新的版塊來放置NPU，那么英特爾又是怎么做到的？

3D封裝來了

Meteor Lake處理器誕生的背后，離不開英特爾的新一代3D封裝技術(shù)——Foveros，雖然早在2020年就已經(jīng)在移動處理器上實驗過，但是當(dāng)時的技術(shù)尚未完全成熟，所以Lakefield也成為過去三年里英特爾唯一的3D封裝PC處理器。

何為3D封裝？打個比喻，傳統(tǒng)的2D封裝就是搭建平房，而3D封裝就是搭建雙層住房，在原先的芯片上層通過特殊方式再增加一個承載層，并將NPU等額外的模塊放入其中，相較于傳統(tǒng)的分開封裝，3D封裝可以在保證處理器大小不變的同時提供更高的連接帶寬和更低的延遲，從硬件層面保證性能體驗的一致性。

通過對封裝技術(shù)的改進，英特爾如今已經(jīng)可以實現(xiàn)高良率的3D封裝，換言之就是成本更低了，這也是Foveros能被應(yīng)用在PC處理器上的主要原因，此前Foveros一直都活躍在單價更高的服務(wù)器處理器市場。

在改進3D封裝技術(shù)的同時，英特爾也在研發(fā)新的基板材料，用來代替在2020年末就已經(jīng)達到物理上限的有機基板，新一代玻璃基板將擁有更高的晶體管承載能力，具體卓越的機械和物理性質(zhì)，基于光學(xué)特性還能提供遠超上一代基板的封裝數(shù)量，預(yù)計在2030年可以實現(xiàn)單個封裝繼承1萬億個晶體管的設(shè)計。

新一代基板+新一代封裝技術(shù)，英特爾正在挑戰(zhàn)PC處理器的新上限。

分離式模塊設(shè)計、3D封裝、玻璃基板，一連串的名詞看起來高大上，但是對我們又有什么影響呢？作為消費者，我們會在14代酷睿處理器上得到怎樣的收益呢？實際上，所有改進都離不開兩個字“性能”。

當(dāng)然，這與我們傳統(tǒng)想象中的主頻提高，或許有些許不同，從此前曝光的信息來看，14代酷睿處理器的主頻提升并不算大，但是在多核性能、視頻轉(zhuǎn)碼等方面的性能表現(xiàn)則遠超上一代，其背后就是SoC模塊、圖形模塊等獨立模塊的功勞，隨著處理器轉(zhuǎn)入分離式設(shè)計時代，傳統(tǒng)的主頻高低已經(jīng)不能代表處理器的全部性能。

SoC、圖形、計算三大模塊相互獨立，企業(yè)也可以根據(jù)用戶的需求對處理器的性能與功能進行更精準(zhǔn)地定制，讓用戶可以選擇更適合自己的處理器。長遠來說，這可能將會改變未來的PC市場，比如強化計算模塊，可以搭配配置了獨立顯卡的高性能PC，強化圖形模塊則可以搭配對視頻轉(zhuǎn)解碼性能需求高的PC，強化SoC模塊，則可以制作成AI特化處理器。

當(dāng)然，暫時我們還是會延續(xù)已有的軌跡，通過不同的型號來區(qū)分性能，想要更好的性能，那就只能掏更多的錢了。不過，14代酷睿處理器已經(jīng)拉開了這道大門，向我們展示了一個嶄新的世界。