Die 3D-Verpackung ist da. Kann die Ära der universellen KI noch lange auf sich warten lassen?Am 19. September 2023 veröffentlichte Intel offiziell seine erste Prozessorplattform auf Basis der Intel4-Prozesstechnologie – Meteor Lake. Dank der fortschrittlichen Foveros3D-Verpackungstechnologie hat MeteorLake eine neue getrennte Modulstruktur implementiert, die das traditionelle Einzelprozessordesign in ein Multimoduldesign aufteilt. Der Prozessor von MeteorLake wird aus einem Rechenmodul, einem E/A-Modul, einem SoC-Modul und einem Grafikmodul bestehen und durch eine neue Architektur einen Prozessor mit einem besseren Energieverbrauchsverhältnis schaffen.

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Quelle: Intel

Leider hat Intel die genauen Spezifikationen der Core-Prozessoren der 14. Generation noch nicht bekannt gegeben. Die entsprechenden Details werden voraussichtlich auf einer weiteren Pressekonferenz, die voraussichtlich im Oktober stattfinden wird, abgewartet. Im Vergleich zu den Spezifikationen der neuen Prozessorgeneration sind die verschiedenen Änderungen bei Intel 4 jedoch besorgniserregender. Dies ist eine weitere drastische Änderung in der Struktur des Prozessors, die Intel nach dem Core der 12. Generation vorgenommen und sogar viele neue Funktionen eingeführt hat, die in herkömmlichen PC-Prozessoren nicht verfügbar sind.


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Nachdem große KI-Modelle populär wurden, war Intel möglicherweise der schnellste PC-Prozessorhersteller, der nachzog. In den Core-Prozessoren der 14. Generation haben wir bereits gesehen, dass die Neural Network Processing Unit (NPU) für KI vorbereitet ist. Zuvor hatte Intel eine Reihe großer KI-Modelle angekündigt, die auf dem Prozessordesign basieren, darunter Modelle, die für Prozessoren mit geringem Stromverbrauch entwickelt wurden und es Benutzern ermöglichen, kleine KI lokal bereitzustellen, um einige Textarbeiten zu verarbeiten.

Nach den Core-Prozessoren der 14. Generation werden auch PC-Prozessoren in eine neue Ära eintreten.

Brandneue Architektur, was ist neu?

Herkömmliche PC-Prozessoren sind grundsätzlich Single-Core-Strukturen. Einige Prozessoren platzieren zwei Chips auf einem Substrat, um einen Prozessor zu bilden. Aus Sicht des Chips selbst wird jedoch immer noch die traditionelle Chip-Design-Methode fortgeführt, jedoch werden zwei Chips zu einem kombiniert.

Die MeteorLake-Architektur verwendet ein separates Moduldesign, sodass Sie selbst dann, wenn Sie die obere Abdeckung öffnen, immer noch nur einen Chip sehen. Tatsächlich sind im Chip vier unabhängige Module untergebracht, die zusammen einen Prozessor bilden. Unter ihnen ist das Rechenmodul der bisherige Prozessorkern mit integriertem Energieeffizienzkern und Leistungskern der neuesten Generation. Durch die Aktualisierung der Prozesstechnologie und der Mikroarchitektur wird die Leistung weiter verbessert und ein höherer Energieverbrauch erzielt.


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Das Grafikmodul integriert Intels scharfe Grafikarchitektur. Aufgrund des separaten Moduldesigns kann Intel eine größere GPU in den Chip integrieren. Die Kernanzeigeleistung des Meteor-Lake-Prozessors erreicht die unabhängige Anzeigeebene und unterstützt den Raytracing-Kern IntelXeSS.

Das IO-Modul weist hinsichtlich der Funktionalität die kleinste Erweiterung auf. Es integriert das Thunderbolt 4-Protokoll und PCIe Gen5.0, was im Wesentlichen mit der vorherigen Generation identisch ist.

Werfen wir abschließend noch einen Blick auf das SoC-Modul. Dies ist die größte Änderung in diesem Update des Meteor-Lake-Prozessors. Beim SoC-Modul hat Intel ein neues Inseldesign mit geringem Stromverbrauch übernommen, das eine neuronale Netzwerkverarbeitungseinheit (NPU) und einen neuen energieeffizienten Kern mit geringem Stromverbrauch integriert, um das Gleichgewicht zwischen Energieeinsparung und Leistung weiter zu optimieren. Das SoC-Modul integriert außerdem einen Speichercontroller, eine Medien-Codec-Verarbeitungs- und Anzeigeeinheit, unterstützt 8KHDR- und AV1-Codecs sowie HDMI2.1- und DisplayPort2.1-Standards und unterstützt außerdem Wi-Fi, Bluetooth und Wi-Fi6E.


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Dies ist das erste Mal, dass die NPU-Einheit in den PC-Prozessor von Intel integriert wurde. Als Verarbeitungseinheit, die auf die Leistung neuronaler Netzwerke spezialisiert ist, kann die Hinzufügung der NPU dem Core-Prozessor der 14. Generation eine KI-Leistung ermöglichen, die alle bisherigen Prozessoren bei weitem übertrifft. sicherlich,Das bedeutet nicht, dass frühere Prozessoren keine KI-Leistung hatten, aber die damalige Logik bestand darin, die Rechenleistung von CPU und GPU zu nutzen, um Simulationsberechnungen durch den Algorithmus zu erzwingen. Der Vorteil war eine starke Anpassungsfähigkeit, der Nachteil bestand jedoch darin, dass das Energieverbrauchsverhältnis niedrig war und eine große Menge an CPU- und GPU-Rechenleistung beansprucht wurde, was zu einer eingeschränkten Benutzererfahrung führte.

Nachdem die NPU hinzugefügt wurde, kann der Prozessor die Leistungsaufrufe im Zusammenhang mit KI-Funktionen an die NPU übergeben. Die Rechenleistung von CPU und GPU dient nur als Hilfs- und Backup-Leistung, sodass Benutzer KI-Funktionen ausführen können, ohne die normale Nutzung des Computers zu beeinträchtigen. Mit dem Aufkommen großer KI-Modelle wie ChatGPT wird KI zu einem Teil unseres täglichen Lebens. Aktuelle KI läuft jedoch in der Regel auf Remote-Servern, was nicht nur das Risiko von Informationslecks mit sich bringt, sondern auch den Anwendungsbereich einschränkt.


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Wenn wir KI in einen echten tragbaren Assistenten verwandeln wollen, ist die Verbesserung der KI-Leistung persönlicher Endgeräte wie PCs zu einem dringenden Problem geworden. Mithilfe der Rechenleistung von NPU können wir kleine KI-Modelle problemlos lokal bereitstellen, ohne auf Hardware mit hohem Stromverbrauch wie unabhängige Grafikkarten zurückgreifen zu müssen. Darüber hinaus kann es einfacher auf das mobile Endgerät übertragen werden, sodass der KI-Sprachassistent tragbarer mobiler Geräte auch über eine leistungsfähigere Intelligenz verfügt.

Es ist nicht so, dass noch nie jemand darüber nachgedacht hätte, dem Prozessor eine NPU hinzuzufügen, aber aufgrund verschiedener Probleme war es letztendlich nicht möglich, erfolgreich einen neuen Abschnitt im Prozessor zu öffnen, um die NPU zu platzieren. Wie hat Intel das gemacht?

3D-Verpackungen kommen

Hinter der Geburt des Meteor-Lake-Prozessors steckt untrennbar mit Intels 3D-Verpackungstechnologie der neuen Generation – Foveros. Obwohl bereits im Jahr 2020 mit mobilen Prozessoren experimentiert wurde, war die Technologie zu diesem Zeitpunkt noch nicht vollständig ausgereift, sodass Lakefield in den letzten drei Jahren zum einzigen 3D-Packaging-PC-Prozessor von Intel geworden ist.


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Was ist eine 3D-Verpackung? Um eine Analogie zu verwenden: Die traditionelle 2D-Verpackung dient dem Bau eines Bungalows, während die 3D-Verpackung dem Bau eines Doppelschichthauses dient. Auf die obere Schicht des Originalchips wird eine spezielle Trägerschicht aufgebracht und darin weitere Module wie NPU platziert. Im Vergleich zu herkömmlichen separaten Verpackungen kann die 3D-Verpackung eine höhere Verbindungsbandbreite und eine geringere Latenz bieten, während die Größe des Prozessors unverändert bleibt, wodurch ein konsistentes Leistungserlebnis auf Hardwareebene gewährleistet wird.

Durch Verbesserungen in der Verpackungstechnologie kann Intel nun 3D-Verpackungen mit hoher Ausbeute erzielen, was niedrigere Kosten bedeutet. Dies ist der Hauptgrund, warum Foveros in PC-Prozessoren verwendet werden kann. Zuvor war Foveros mit höheren Stückpreisen auf dem Markt für Serverprozessoren aktiv.


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Während Intel die 3D-Verpackungstechnologie verbessert, entwickelt Intel auch neue Substratmaterialien, um organische Substrate zu ersetzen, die bis Ende 2020 die physikalische Grenze erreicht haben. Die neue Generation von Glassubstraten wird eine höhere Transistortragfähigkeit sowie spezifische hervorragende mechanische und physikalische Eigenschaften aufweisen und aufgrund der optischen Eigenschaften auch eine weitaus größere Anzahl von Gehäusen bereitstellen als die vorherige Substratgeneration. Es wird erwartet, dass im Jahr 2030 ein einzelnes Gehäuse so konzipiert werden kann, dass es eine Billion Transistoren enthält.

Mit einer neuen Generation von Substraten und einer neuen Generation von Verpackungstechnologie fordert Intel die neue Obergrenze von PC-Prozessoren heraus.

Separates Moduldesign, 3D-Verpackung, Glassubstrat – eine Reihe von Begriffen scheinen high-end zu sein, aber welche Auswirkungen haben sie auf uns? Welche Vorteile werden wir als Verbraucher aus dem Core-Prozessor der 14. Generation ziehen? Tatsächlich sind alle Verbesserungen untrennbar mit den beiden Worten „Leistung“ verbunden.

Dies kann natürlich etwas von unserer traditionellen Vorstellung einer Erhöhung der Hauptfrequenz abweichen. Den zuvor offengelegten Informationen zufolge ist der Hauptfrequenzanstieg des Core-Prozessors der 14. Generation nicht groß, aber seine Leistung in Bezug auf Multi-Core-Leistung, Videotranskodierung usw. ist der der vorherigen Generation weit überlegen. Dahinter steckt der Beitrag unabhängiger Module wie SoC-Module und Grafikmodule. Da Prozessoren in die Ära des diskreten Designs eintreten, kann die herkömmliche Hauptfrequenz nicht mehr die volle Leistung des Prozessors darstellen.


Quelle: Intel

Die drei Hauptmodule SoC, Grafik und Computer sind unabhängig voneinander. Unternehmen können außerdem die Leistung und Funktionen des Prozessors genauer an die Benutzeranforderungen anpassen, sodass Benutzer einen Prozessor auswählen können, der besser für sie geeignet ist. Langfristig könnte dies den zukünftigen PC-Markt verändern. Beispielsweise können Enhanced Computing-Module mit Hochleistungs-PCs verwendet werden, die mit unabhängigen Grafikkarten ausgestattet sind. Erweiterte Grafikmodule können mit PCs verwendet werden, die eine hohe Videotranskodierungsleistung erfordern. Erweiterte SoC-Module können in KI-spezialisierte Prozessoren umgewandelt werden.

Selbstverständlich werden wir vorerst den bisherigen Weg fortsetzen und die Leistung durch verschiedene Modelle differenzieren. Wenn Sie eine bessere Leistung wünschen, können Sie nur mehr Geld ausgeben.Der Core-Prozessor der 14. Generation hat jedoch die Tür geöffnet und uns eine völlig neue Welt gezeigt.