技術力井噴！深度解析英特爾11代酷睿處理器
接下來，就讓我們通過本篇文章，一起走進Tiger Lake的世界。
首先要明確的是，現階段發布的Tiger Lake處理器為Tiger Lake-U系列，即適用于輕薄型筆記本電腦的低功耗處理器。桌面級與標壓H系列處理器將陸續在明年推出。
接下來我們看看Tiger Lake處理器的全新特性，其中包括：
·全新設計的Willow Cove微架構·全新的Intel Iris Xe銳炬核顯·全新的AI功能·全新的媒體和顯示引擎·全新的硬件強化安全特性·整合了Thunderbolt 4·整合了全新的PCIe 4.0接口
除了這些顯著的新特性之外，英特爾Tiger Lake處理器還支持Wi-Fi 6無線網絡，支持7-28W寬幅熱設計功耗調節等特性。具體如下：
在首發序列中，英特爾為用戶帶來了包括酷睿i3、酷睿i5、酷睿i7在內的9款不同型號處理器。其中，英特爾酷睿i7-1185G7處理器達到了4.8GHz單核睿頻能力，接近標壓與桌面級處理器睿頻能力。
在了解了英特爾11代酷睿基本信息之后，接下來我們從架構、技術、AI、性能四個層面，為大家詳細解讀英特爾11代酷睿處理器的特性。
·更加全能的架構單元
上一代Ice Lake處理器采用了Sunny Cove微架構，而全新的Tiger Lake則采用了在Sunny Cove微架構上進一步優化的Willow Cove微架構，這使得Tiger Lake處理器在4核8線程基礎之上，最高做到了4.8GHz單核睿頻，同時其整體功耗能夠控制在7-15W和12-28W之間，給OEM留下了極大的可控空間。
我們都知道，Ice Lake的軟肋在于主頻和睿頻頻率都比較低，這直接影響了Ice Lake CPU部分的性能釋放，而Tiger Lake通過優化微架構來提升睿頻能力，并使之看齊標壓處理器，可見英特爾對Ice Lake的短板認知還是非常明確的。Tiger Lake一舉彌補了這一不足。
為了提升整體性能，Tiger Lake的總線從基本結構上實現了帶寬提升，有效降低延遲。并且采用了全新的內存控制器，支持LP4/x-4266和DDR4-3200規格的內存，最大容量分別可支持32GB和64GB，進一步消除內存瓶頸。
圖形方面我們會在后面的文章中單獨介紹，全新的Intel Iris Xe核顯最高達到96個EU單元，并且支持全新的Intel DL Boost：DP4a人工智能加速指令。
基于全新的顯示引擎，Tiger Lake可支持4個4K顯示器或1個8K顯示器輸出，全新的編碼引擎可支持4K60fps 10-bit和8K30fps 10-bit視頻編碼。此外，Tiger Lake還整合了全新的IPU6圖像處理引擎，可實現4K90fps視頻的流暢播放。
而為了改善功耗和性能，英特爾還為Tiger Lake打造了全新的GNA 2.0神經網絡加速器，這也是Tiger Lake平臺三大AI智能引擎之一。
全新的英特爾第11代酷睿處理器提供了兩種不同規格的封裝。
可以看到，左側較大的封裝對應12-28W TDP高性能處理器，主要應用于主流的輕薄型筆記本電腦、雅典娜計劃產品之中;右側較小的封裝規格對應7-15W低功耗處理器，可以實現無風扇設計。
綜合來看，Tiger Lake SoC支持可使電腦隨時處于低功耗待機/喚醒狀態的Modern Standby功能;擁有Audio DSP芯片，支持待機狀態下的低功耗語音喚醒，使電腦隨時處于低功耗待命狀態;它擁有全新的GNA 2.0神經網絡加速器，支持DP4a指令，使其AI性能提升高達5倍;支持超分辨率技術;支持高性能AV1解碼;支持AVX2指令集以及Intel DL Boost深度學習加速功能;支持IPU 6高質量圖像處理引擎。
七大底層特性使得Tiger Lake處理器在矢量、標量、圖形計算、視頻流媒體編解碼、人工智能加速等方面有著更為全面的表現，這也是英特爾為第二代10nm制程產品交出的一份近乎完美的答卷。讓我們對于后續的Tiger Lake-S、Tiger Lake-H有了更多期待!
·性能與功能兼備的Xe LP核顯
持續關注PC行業的朋友，對于英特爾Xe架構可以說是一種又熟悉、又陌生的感覺。因為在Tiger Lake發布之前，英特爾已經多次在各種場合談及Xe架構的基礎技術特性。
首先需要明確的是，英特爾將Xe GPU劃分為三個檔次：
1.Xe LP(低功耗)：用于核顯、入門級獨顯，標準TDP 5-20W，最高可擴展到50W。
2.Xe HP(高性能)：用于主流和發燒消費市場、數據中心和AI領域，標準功耗75-250W。
3.Xe HPC(高性能計算)：用于超級計算機等，目前還沒有披露太多詳細參數。
可以看到，由圖形架構大神Raja Koduri掌舵打造的Xe架構具有很高的可擴展性，通吃入門到發燒，普通PC到超級計算機平臺的通用圖形架構。
隨Tiger Lake而來的，也就是Intel Iris Xe核顯，正是Xe LP級別的顯卡。其最高執行單元達到96個，核心頻率達到1.35GHz，能夠在1080P 60fps下運行《英雄聯盟》、《CS:GO》等游戲;且能夠在1080P 30fps下運行《戰地5》、《絕地求生》等高畫質游戲。整體性能相比上一代Ice Lake搭載的Iris Plus核顯提升2倍，執行單元數量從64個提升到96個，核心頻率從1.1GHz提升到1.35GHz，L3達到3.8MB，性能相比AMD Ryzen 7 4800U搭載的集顯提升1.5倍。
英特爾Xe核顯優化了EU單元，使用8位淺層矢量來達到浮點單元的資源利用，這是Iris Xe核顯性能大幅提升的底層原因。
從Tiger Lake的SoC構成來看，Xe圖形架構中的顯示引擎和媒體引擎，是英特爾11代酷睿在創意設計、視頻編解碼、4K/8K視頻顯示方面最為重要的武器。如顯示引擎，除了提供支持4個4K和1個8K顯示器輸出之外，還原生支持HDR10、杜比視界、360Hz刷新率以及Adaptive Sync技術。
媒體引擎則使Tiger Lake處理器支持AV1硬件解碼、12bit端到端高速視頻管線。賦予了Tiger Lake處理器更加強大的媒體功能。
此外值得一提的是，除了在架構上下功夫之外，英特爾還格外注重驅動和軟件層面的優化，徹底重構了DX11驅動，使負載變得更低。同時還支持游戲銳化、配置優化、即時游戲調校，因此使得Intel Iris Xe核顯達到了與MX350獨顯相媲美的圖形性能。
總體來看，Xe LP核顯從基本規格上相較Gen 11核顯提升明顯。除上述特性之外，它還具備高效線程控制特性，支持VRS可變著色率，每時鐘周期最多處理24個像素、48個紋理。FP16、FP32浮點性能提升幅度達到84%，并且首次引入INT8整數處理能力，性能達到8.29TOPS。
·SuperFin晶體管技術助力性能釋放
Tiger Lake之所以能夠有效的整合Willow Cove微架構和Xe LP核顯，以及眾多IO單元，最為重要的底層技術就在于全新的10nm SuperFin晶體管技術。
簡單而言，SuperFin技術從底層晶體管設計上實現了進一步優化，不僅重新設計了晶體管，而且重新設計了金屬堆棧。
首先，英特爾通過添加全新的高性能晶體管，以及改善的柵極工藝來提升驅動電流，使電荷具有更高的移動性，并降低了源漏電阻，實現了更低的電容。
英特爾在高頻敏感IP中使用這一全新的晶體管技術，如處理器內核，高速總線和內存子系統，同時還在非高頻率關鍵IP中，如Type-C和PCIe中，使用現有高閥值電壓晶體管，從而使其變得更加高效。這些技術使得晶體管的運行速度得到提升，同時降低泄漏，進而降低這些晶體管的運行電壓。
其次，在改善金屬堆棧方面，英特爾的工程師大幅改善了中低層電阻，并大量使用導通孔。同時，在晶體管頂層還增加了2層額外的高性能層，以使其達到更高的峰值頻率。此外，通過提升MIM電容器能力，Tiger Lake處理器可以勝任更高負載的任務，提供快速而穩定的供電響應。
因此，Tiger Lake處理器能夠釋放出比前代產品更強的CPU和GPU性能，根本原因就在于全新的SuperFin晶體管技術帶來了卓越的底層優化。
·三大AI技術加持使Tiger Lake更全能
對于英特爾而言，人工智能技術與電腦的結合是未來推動PC產業發展的重要方向之一。而從處理器底層去支持AI技術，則是最為有效的做法。因此，英特爾為Tiger Lake帶來了包括Intel DL Boost：VNNI，Intel DL Boost：DP4a，Intel Gaussian&Neural Accelerator三大AI加速器。
很多人對于AI在PC上應用的意義并沒有概念。其實簡單來說，AI技術能夠幫助PC更加智能的調控性能、延長續航，也能夠在實際應用中幫助用戶簡單、快速的完成相關任務。
首先來看本次最為引人關注的Intel DL Boost：DP4a
Intel DL Boost：DP4a是Xe核顯的標志性指令之一。它使用32位元累積來計算，一個4位淺層矢量點積，從而加快了8位元整數推斷。這種強大的4元素矢量點積擴展，經過優化之后加速了用于人工智能的推斷，并且在深度學習中也有所應用。
Intel DL Boost：VNNI并非首次出現在酷睿平臺之上。英特爾在Tiger Lake上繼續沿用了這一技術。VNNI為處理器提供了卓越的人工智能性能或矢量神經網絡指令，可以加速基于卷積神經網絡的算法。它把此前的三個獨立指令，也就是一個矢量相乘和兩個矢量相加，整合成一個矢量點積指令，從而提供比競品高1.7倍的性能。
Intel Gaussian&Neural Accelerator，即GNA2.0，是英特爾打造的低功耗人工智能加速器。它專門針對工作流負載進行了優化，比如在聽寫、翻譯或是動態降噪方面，能夠幫助用戶提升體驗。如視頻會議過程中的背景消噪，就是其典型應用場景。
此外，GNA2.0最大的特性在于它是一個獨立的IP區塊，因此能夠在CPU或GPU忙于執行其它工作負載時而正常工作，并且能夠以更省電、更低功耗的狀態，實現每毫瓦每秒10億次運算。而其峰值運算能力可達到每秒380億次!
通過把正確的人工智能工作流工作負載交付給GNA處理，就可以進一步緩解CPU的計算負荷，這是GNA技術最大的價值所在。
·各項性能測試勝過AMD銳龍4000U
無論是基礎架構、先進的晶體管技術，還是AI技術、圖形性能，最為直觀的體現還是要在實際應用中見真章。文章的最后，讓我們來看看英特爾Tiger Lake處理器的官方測試結論。
首先在SYSmark 25、3DMark FS模式、MLPerf對應的CPU、GPU以及AI性能測試中，英特爾酷睿i7-1185G7處理器相比AMD Ryzen 7 4800U處理器來說，CPU和GPU性能分別高出28%、67%，AI性能是后者的4倍。
在具體應用中，如Premiere、Photoshop、Lightroom等，英特爾酷睿i7-1185G7對比AMD Ryzen 7 4800U也分別高出2倍、2.7倍以及1.6倍，具體測試項目可以參看上圖。
在視頻編輯任務中，英特爾酷睿i7-1185G7完成全部工作負載的時間比AMD Ryzen 7 4800U快2倍。
在基于AI技術的照片處理任務中，英特爾酷睿i7-1185G7比AMD Ryzen 7 4800U總體快2.7倍。
得益于Intel Iris Xe核顯加持，英特爾11代酷睿擁有更加出色的游戲性能，能夠流暢運行《全面戰爭：特洛伊》、《戰地5》、《PUBG》等畫質級大作。
此外，英特爾還測試了Tiger Lake處理器在諸多主流游戲中的幀數表現，其中，《火箭聯盟》、《DOTA 2》、《CS:GO》等游戲幀數突破100fps。
相對于AMD Ryzen 7 4800U而言，全新的英特爾11代酷睿處理器在游戲性能方面也實現了全面超越，具體測試結果如下：
而從與MX350獨顯的測試對比中可以看出，目前Tiger Lake所搭載的Xe LP核顯已經達到了與其持平的性能狀態。
此外，英特爾還對比了酷睿i7-1185G7和AMD Ryzen 7 4800U處理器在插電和不插電狀態下的性能損耗情況。由下圖可見，酷睿i7-1185G7處理器不插電性能損耗僅為5%，而Ryzen 7 4800U不插電性能損耗高達38%。
在各類Benchmark軟件測試中，英特爾11代酷睿處理器也全面領先AMD Ryzen 4000U處理器。
·結語
時下，PC行業競爭加劇已經是不爭的事實。隨著AMD崛起，英特爾感受到了更加緊迫的競爭壓力。這也可能是我們在Tiger Lake上看到如此多新技術、新特性的重要原因之一。
目前，基于英特爾11代酷睿的產品還未正式上市，不過從官方數據來看，Tiger Lake算是交出了一份令人滿意的答卷，其性能優勢通過底層架構、晶體管技術優化，通過AI技術、全新的Xe架構圖形顯卡得到全面釋放，相信會給用戶帶來更加滿意的產品。
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