Intel Taps TSMC 5nm cho Meteor Lake tGPU, 3nm cho Arrow Lake tGPU, Lunar Lake

Là một phần của bài thuyết trình Pre-HC34 (Hot Chips 34), Intel đã giải thích chi tiết cho chúng ta về các CPU thế hệ tiếp theo, Meteor Lake, Arrow Lake và Lunar Lake, sẽ sử dụng Foveros 3D packaging technology. Intel cũng xóa bỏ một số nhầm lẫn xung quanh những tin đồn gần đây liên quan đến các nút tiến trình mà họ có kế hoạch tận dụng cho các thiết kế multi-chiplet & multi-IP. 

CPU Intel Meteor Lake, Arrow Lake, Lunar Lake với 3D Foveros MCM Packaging Detailed: TSMC 5nm tGPU cho thế hệ thứ 14 & 3nm tGPU cho thế hệ thứ 15. 

Ngoài các CPU Alder Lake và Raptor Lake là những thiết kế đầu tiên có bố cục lõi lai (hybrid core), Intel đang có kế hoạch sử dụng 3D Foveros packaging của mình để mở ra kỷ nguyên đa chiplet của riêng mình. Chipzilla đã lên kế hoạch phát hành ba sản phẩm sẽ tận dụng công nghệ này. Các bộ vi xử lý thế hệ tiếp theo bao gồm 14th Gen Meteor Lake, 15th Gen Arrow Lake, and 16th Gen Lunar Lake families. Một số điểm nổi bật chính của các CPU này sẽ là: 

Intel Next Generation 3D Client Platform

Disaggregated 3D Client architecture with CPU, GPU, SOC, and IO Tiles

Base tiles for Meteor Lake and Arrow Lake to interconnect tiles with Foveros

Open "Chiplet" ecosystem through universal chiplet interconnect express (UCIe)

Hãy bắt đầu tìm hiểu về Intel Meteor Lake, Intel đã giới thiệu một bố cục chip hoàn toàn mới cho chúng ta cái nhìn rõ hơn về các ô hoặc chiplet khác nhau (như bạn muốn tham khảo) với các IP khác nhau. Bố cục bốn ô bao gồm CPU Tile, Graphics Tile, SOC Tile, and IOE Tile. Intel đã tiết lộ các nút cụ thể mà các ô này sẽ dựa trên. CPU Tile chính sẽ sử dụng nút tiến trình "Intel 4" hoặc 7nm EUV trong khi SOC Tile và IOE Tiles sẽ được chế tạo trên nút tiến trình 6nm của TSMC (N6). Intel gọi Meteor Lake là bước đầu tiên vào hệ sinh thái chiplet trong client segment. 

Ô suy đoán nhiều nhất cho đến nay là ô GPU hay còn được gọi là tGPU. Đã có tin đồn rằng Intel ban đầu dự định sử dụng nút tiến trình 3nm của TSMC nhưng do một số vấn đề, họ đã thay đổi kế hoạch giữa chừng và khai thác vào nút tiến trình 5nm của TSMC. Theo các nguồn tin trong ngành, đây không phải là trường hợp và tGPU cho các CPU Meteor Lake luôn là thiết kế TSMC 5nm (N5).

Một khía cạnh khác được Intel đề cập đó chính là về giá cả. Với chi phí giá wafer thế hệ tiếp theo tăng lên với mỗi nút mới, chi phí phát triển một khuôn đúc nguyên khối cũng sẽ tăng lên. According to Intel itself:

Cấu hình hiển thị ở đây cũng là một chip dành riêng cho thiết bị di động với bố cục 6 + 4 (6 P-Cores + 4 E-Cores). Bạn cũng có thể lưu ý rằng có hai liên kết D2D (Die-To-Die) giữa CPU / IOE Tile và Graphics Tile dẫn vào SOC Tile. Đây là một phần của Foveros 3D Packaging và Intel tuyên bố rằng có một bộ xen kẽ thụ động trên đầu các chiplet chính dựa trên process 22nm (FFL) của chính Intel. Interposer này hiện không phục vụ mục đích gì nhưng Intel có kế hoạch sử dụng chiplet hoạt động bên trong nó với mục đích hướng đến tương lai với các công nghệ packaging tiên tiến hơn. Các CPU Intel Meteor Lake không sử dụng công nghệ EMIB.

Hơn nữa, Intel đã làm rõ rằng CPU Meteor Lake thế hệ thứ 14 & Arrow Lake thế hệ thứ 15 thực sự đang hướng tới cả nền tảng desktop và Mobile. Các CPU Intel Meteor Lake đang hướng tới release window năm 2023 trong khi Arrow Lake sẽ bắt đầu xuất xưởng vào năm 2024 như kế hoạch ban đầu. Thông tin chi tiết về nền tảng socket LGA 1851 thế hệ tiếp theo dành cho các CPU Meteor Lake & Arrow Lake sẽ có trong những bài viết của Nguyễn Công PC.

Intel Meteor Lake-P (6+8) CPU Chip Layout:

Liên quan đến các CPU Lunar Lake thế hệ 16, họ được cho là ban đầu nhắm vào phân khúc CPU mobile công suất thấp 15W, tuy nhiên những kế hoạch ban đầu đó luôn có thể thay đổi vì sản phẩm vẫn còn vài năm nữa mới đến ngày ra mắt chính thức. Hơn nữa, đây không phải là lần đầu tiên Intel phát hành partial-desktop hoặc chỉ dành cho mobile-only cho một dòng CPU. Chúng ta đã thấy họ làm điều này với Broadwell và gần đây là với dòng CPU Ice Lake và Tiger Lake. 

Intel 14th Gen Meteor Lake CPUs: Intel 4 Process Node, Tiled Arc GPU Design, Hybrid Cores, 2023 Launch

Các CPU Meteor Lake thế hệ thứ 14 hứa hẹn sẽ trở thành giải pháp CPU chơi game có hiệu năng cực tốt cho cộng đồng game thủ trên toàn thế giới, chúng sẽ áp dụng một tiled architecture approach hoàn toàn mới. Dựa trên nút tiến trình 'Intel 4', các CPU mới sẽ cải thiện 20% hiệu suất trên mỗi watt thông qua công nghệ EUV và được thiết lập để hoàn thành vào 2H 2022 (manufacturing-ready). Các CPU Meteor Lake đầu tiên được lên kế hoạch xuất xưởng vào 1H 2023 và dự kiến sẽ có mặt vào cuối năm đó. 

Về kiến trúc CPU, chip Meteor Lake dự kiến sẽ sử dụng Redwood Cove P-Cores và Crestmont E-Cores. Trong khi P-Core được cho là dựa trên thiết kế tương tự như lõi Golden Cove và Raptor Cove trước đó, thì Crestmont E-Cores sẽ chứng kiến một cuộc đại tu kiến trúc lớn. Như đã nói trước đó, chúng ta vẫn có thể mong đợi một số thay đổi đối với Redwood Cove P-Core như bố cục bộ nhớ cache, v.v.

Các CPU Meteor Lake thế hệ thứ 14 sẽ có kiến trúc hoàn toàn mới và điều này về cơ bản có nghĩa là Intel đã quyết định sử dụng chiplet đầy đủ. Có 4 ô chính trên các CPU của Meteor Lake. Có IOE Tile, SOC Tile, GPU Tile & Compute Tile.The Compute Tile bao gồm CPU Tile và GFX Tile. CPU Tile sẽ sử dụng thiết kế lõi lai mới, mang lại throughput hiệu suất cao hơn với công suất thấp hơn trong khi tile đồ họa sẽ không giống bất cứ thứ gì chúng ta đã thấy trước đây.

Như Raja Koduri đã tuyên bố, các CPU của Meteor Lake sẽ sử dụng GPU hỗ trợ tiled Arc graphics, điều này sẽ làm cho nó trở thành một lớp đồ họa hoàn toàn mới trên chip. Nó không phải là iGPU hay dGPU và hiện được coi là tGPU (Tiled GPU / Công cụ đồ họa thế hệ tiếp theo). Các CPU Meteor Lake sẽ sử dụng kiến trúc đồ họa Arc, cho phép tăng hiệu suất ở cùng mức hiệu quả sử dụng điện năng như các GPU tích hợp hiện có. Điều này cũng sẽ cho phép hỗ trợ nâng cao cho DirectX 12 Ultimate, Raytracing và AV1, những tính năng chỉ được hỗ trợ bởi dòng sản phẩm Alchemist tính đến thời điểm hiện tại.

CPU Intel Arrow Lake thế hệ thứ 15: Intel 20A Process Node, Refined Design, Compute & Graphics Leadership, 2024 Launch 

Tiếp theo Meteor Lake là Arrow Lake và đội hình 15 Gen mang theo rất nhiều thay đổi. Mặc dù nó sẽ tương thích với socket tương thích với bất cứ thứ gì mà Meteor Lake có, nhưng các lõi Redwood Cove và lõi Crestmont sẽ được nâng cấp lên các lõi Lion Cove và Skymont hoàn toàn mới. Những điều này dự kiến sẽ mang lại lợi thế lớn với số lượng lõi được nâng cao, dự kiến sẽ là 40/48 trên các SKU mới (8 P-Cores + 32 E-Cores).

Đáng ngạc nhiên là Intel sẽ bỏ qua nút 'Intel 4' và chuyển trực tiếp lên 20A cho các CPU Arrow Lake. Một điều đúng với cả chip Meteor Lake và Arrow Lake là chúng sẽ giữ lại nút xử lý N3 (TSMC) cho các IP lõi bổ sung, có lẽ là lõi GPU Arc. Nút Intel 20A mang lại sự cải thiện 15% về hiệu suất trên mỗi watt, sử dụng công nghệ RibbonFET & PowerVia thế hệ tiếp theo và dự kiến sẽ có tấm lót thử nghiệm IP đầu tiên chạy trong fabs vào nửa cuối năm 2022.

CPU Intel Lunar Lake thế hệ thứ 16: Nút xử lý Intel 18A, Hiệu suất trên mỗi Watt dẫn đầu, Ra mắt năm 2025.

Cuối cùng, Intel sẽ chuyển sang nền tảng thế hệ thứ 16 hoàn toàn mới được gọi là Lunar Lake và đây sẽ là một nền tảng lớn. Intel đang nói rằng họ sẽ không chỉ dẫn đầu về hiệu suất mà còn dẫn đầu về hiệu quả so với các đối thủ cạnh tranh với nút tiến trình 18A mới, mang lại sự cải thiện 10% hiệu suất trên mỗi watt so với nút 20A và cũng sử dụng thiết kế RibbonFETRR nâng cao với việc giảm băng thông. Intel hy vọng sẽ có những con chip thử nghiệm đầu tiên vào nửa đầu năm 2022 và con thoi IP đầu tiên vào quý 2 mặc dù việc sản xuất được lên kế hoạch cho nửa cuối năm 2024, nghĩa là việc ra mắt sẽ diễn ra vào khoảng năm 2025.

Các CPU của Lunar Lake sẽ bao gồm kiến trúc 5 ô. Cũng đáng ngạc nhiên là Intel đã loại bỏ nền tảng Nova Lake của mình ra khỏi buổi giới thiệu ngày hôm qua nhưng những gì họ đã thể hiện đã rất hấp dẫn đối với những người dùng mong chờ dòng sản phẩm thế hệ tiếp theo của họ. Thật tuyệt khi thấy một số sự cạnh tranh trực tiếp trong phân khúc CPU desktop (và and client space in general) từ Intel.