Intel hat während seiner Intel Tech Tour in Malaysia die Details seiner neuen Meteor Lake Prozessoren bekannt gegeben. Während das Unternehmen vor der Markteinführung am 14. Dezember noch keine Details auf Produktebene, wie die verschiedenen Chip-Modelle, bekannt gibt, wird die neue 3D-Performance-Hybridarchitektur enthüllt.
Dazu gehören Details über die CPU- und GPU-Kern-Mikroarchitekturen der Chips, die neuronale Verarbeitungseinheit, das Foveros-3D-Gehäuse, das mehrere Chiplets in einem Chip vereint, ein neuer Ansatz für die Energieverwaltung und die neuen stromsparenden E-Kerne, die zusätzlich zu den Standard-P-Kernen und E-Kernen eine dritte Ebene der CPU-Rechenleistung schaffen. Intel gibt auch Details zu seinem neuen EUV-fähigen Intel 4-Prozessknoten bekannt, der nach eigenen Angaben die besten Anfangsausbeuten des Unternehmens seit zehn Jahren liefert.
Intel sagt, dass seine neue Design-Methode zu erstaunlichen Steigerungen bei der Energieeffizienz führt, hat aber noch keine Leistungs-Benchmarks veröffentlicht. Intel bezeichnet die Umstellung auf die Foveros-3D-Gehäusetechnologie als die größte architektonische Veränderung in den letzten 40 Jahren – eine faire Aussage, wenn man bedenkt, dass die radikale neue Gehäusetechnologie den Weg für fortschrittlichere Chips in der Zukunft ebnen wird, wobei CEO Pat Gelsinger sie sogar als den nächsten „Centrino-Moment“ des Unternehmens bezeichnet. Diese Änderungen sind notwendig, da Intel versucht, die Führung gegenüber seinem Hauptkonkurrenten TSMC im Bereich der Prozessknoten-Technologie zurückzugewinnen und seinen Hauptkonkurrenten AMD mit seiner neuen Chiplet-basierten Architektur zu überflügeln. Intel muss sich auch gegen Apple wehren, das mit schnelleren und energieeffizienteren Prozessoren in den Laptop-Markt eingedrungen ist.
Meteor Lake markiert nicht nur ein grundlegendes Umdenken bei Intels Prozessordesign, sondern auch bei der Herstellung seiner Prozessoren – es sind die ersten Mainstream-Chips des Unternehmens, die Silizium aus einer konkurrierenden Fertigung verwenden. Intel stützt sich bei drei der vier aktiven Kacheln des Prozessors auf die Prozessknoten-Technologie von TSMC und wählt für einige Funktionen zwei kostengünstigere TSMC-Knoten sowie einen TSMC-Knoten mit höherer Dichte und höherer Leistung als seinen eigenen „Intel 4“-Knoten, den es für seine CPU-Kachel verwendet.
Wir beginnen mit den grundlegenden Designelementen und gehen dann auf die tieferen Details der einzelnen Einheiten ein. Wir haben auch Details zur gesamten KI-Implementierung und Software sowie zu den Designentscheidungen hinter der neuen Foveros 3D-basierten Architektur.
Intel bezeichnet seine Die-Disaggregationstechnik als „Kachel“-Architektur, während der Rest der Branche von einer Chiplet-Architektur spricht. In Wahrheit gibt es keinen großen technischen Unterschied zwischen den beiden Terminologien. Intel sagt, dass sich ein „Kachel“-Prozessor auf einen Chip bezieht, der ein fortschrittliches Gehäuse verwendet, das eine parallele Kommunikation zwischen den Chipeinheiten ermöglicht, während das Standardgehäuse eine serielle Schnittstelle verwendet, die nicht so leistungsfähig oder energieeffizient ist. Andere konkurrierende Prozessoren mit fortschrittlichem Gehäuse werden jedoch weiterhin als Chiplet-basiert bezeichnet, sodass die Begriffe weitgehend austauschbar sind.
Meteor Lake verfügt über vier disaggregierte aktive Kacheln, die auf einem passiven Interposer montiert sind: eine Rechenkachel (CPU), eine Grafikkachel (GPU), eine SoC-Kachel und eine E/A-Kachel. Alle diese Einheiten wurden von Intel entwickelt und verfügen über Intel-Mikroarchitekturen. Die E/A-, SoC- und GPU-Kacheln werden jedoch von der externen Foundry TSMC hergestellt, während Intel die CPU-Kacheln auf seinem Intel-4-Prozess fertigt. Alle vier aktiven Kacheln liegen auf einer einzigen vereinheitlichenden, von Intel hergestellten Foveros-3D-Basiskachel, die die Funktionseinheiten mit ausreichend hoher Bandbreite und niedriger Latenz miteinander verbindet, damit der Chip so nah wie möglich an einem monolithischen Die funktioniert.
Insgesamt verfügt Meteor Lake über drei Recheneinheiten, die KI-Workloads verarbeiten können: die CPU, die NPU und die GPU. KI-Workloads werden je nach Workload-Anforderungen an die einzelnen Einheiten weitergeleitet, auf die wir weiter unten näher eingehen werden. Intel fertigt seine Compute (CPU) Tile mit dem Intel 4 Prozess, den es ausgewählt hat, weil er die Möglichkeit bietet, seinen Prozessknoten genau auf die spezifischen Anforderungen einer Hochleistungs-CPU abzustimmen.
Wie bisher setzt Intel eine Mischung aus P- und E-Kernen ein, wobei die P-Kerne latenzempfindliche Single-Thread- und Multi-Thread-Arbeiten erledigen, während die E-Kerne sowohl Hintergrund- als auch stark beanspruchte Aufgaben übernehmen. Diese beiden Kerntypen werden nun durch zwei neue stromsparende E-Kerne ergänzt, die sich auf der SoC-Kachel befinden. Diese beiden neuen Kerne sind für die Aufgaben mit dem geringsten Stromverbrauch gedacht, die wir weiter unten im Abschnitt über SoC-Kacheln behandeln werden. Intel bezeichnet diese neue dreistufige Kernhierarchie als 3D Performance Hybrid Architecture.
