Nadat Intel zijn later dit jaar verwachte Meteor Lake-processors al demonstreerde in juni, heeft de processorfabrikant nu veel meer details uit de doeken gedaan. Dat deed Intel aan de vooravond van zijn Innovation-evenement in San Jose, waar ceo Pat Gelsinger een keynote gaf. In dit artikel nemen we de belangrijkste vernieuwingen met je door. Op de volgende pagina vind je nog enkele andere interessante aankondigingen die Intel dinsdagavond deed, waaronder een vooruitblik op de roadmap.
Wat Intel nergens expliciet maakte, maar wel overduidelijk werd, is dat Meteor Lake alleen voor laptops zal verschijnen. In alle presentaties over de nieuwe chips, ging het uitsluitend over de mobiele socs. Voor desktops krijgen we slechts een refresh van de bestaande Raptor Lake-cpu's als veertiende generatie.
Het uitgangspunt voor Meteor Lake is het opsplitsen van de processor. In de voorbije decennia integreerde Intel juist steeds meer onderdelen in één die. Denk bijvoorbeeld aan de geheugencontroller, de geïntegreerde gpu - eerst nog op een losse chip, daarna volledig geïntegreerd - en bij laptops zelfs de i/o in het chipsetgedeelte. De moeilijkheden bij het in gebruik nemen van nieuwe productieprocessen, en de torenhoge kosten die daarmee gepaard gaan, betekenen dat Intel veel kritischer moet gaan kijken voor welke onderdelen het de moeite waard is om het nieuwste procedé in te zetten.
Dat heeft tot gevolg dat Meteor Lake uit allerlei losse dies bestaat, die Intel tiles noemt - bij AMD zouden ze chiplets heten. De tiles communiceren met elkaar via de base tile, een letterlijk onderliggende plak silicium die functioneert als een interposer. Voor de verbinding tussen de base tile en de bovenliggende tiles gebruikt Intel zijn Foveros-techniek, die het eerder uitprobeerde bij de Lakefield-socs. Met een afstand tussen de bumps van slechts 36 micron zijn daarmee extreem hoge bandbreedtes mogelijk, tot wel 160GB/s per millimeter, terwijl het stroomverbruik per doorgegeven bit juist veel lager is dan bij traditionele interposers.
De vier tiles van een Meteor Lake-chip zijn:
- Compute tile: bevat processorcores, geproduceerd op Intel 4
- Soc tile: bevat geheugencontroller, npu, media/display en 'low power island', geproduceerd op TSMC N6
- Graphics tile: bevat gpu, geproduceerd op TSMC N5
- I/O tile: bevat PCIe 5.0 en Thunderbolt 4, vermoedelijk geproduceerd op Intel 7
Compute tile
De compute tile is de enige tile die wordt geproduceerd op Intels nieuwe productieproces. 'Intel 4', zoals het proces heet, is volgens zijn bedenker competitief met de 5nm-klasse aan nodes van concurrenten als TSMC. Daartoe past Intel voor het eerst euv-lithografie toe. Ontwerpen met de high-performance library zouden tot wel twee keer zo klein kunnen worden uitgevoerd als bij Intel 7. Basisstructuren als de gate-pitch en fin-pitch zijn tussen de twaalf en zeventien procent kleiner geworden. Onder de streep zou de efficiëntie van een op Intel 4 gemaakte processor ruim twintig procent hoger moeten liggen.
In tegenstelling tot Raptor Lake bevat Meteor Lake volledig nieuwe P- en E-cores. Daarover was Intel nu nog schaars met details. De nieuwe op hoge klokfrequenties gerichte P-core heet Redwood Cove en zou een 'serieuze' verbetering in ipc, en hogere bandbreedtes naar cache en geheugen brengen. Bovendien kan de core betere input leveren aan Thread Director, Intels software om te bepalen welke toepassingen op welk type cores moet draaien. Meteor Lake heeft maximaal zes P-cores, wat direct de reden is waarom deze architectuur waarschijnlijk niet voor de desktop uitkomt.
De nieuwe E-core heet Crestmont en zou eveneens ipc-verbeteringen met zich meebrengen. Daarnaast is het aantal AVX2 VNNI-poorten verdubbeld, wat de prestaties bij neurale vectorberekeningen flink moet verhogen, en zit de betere feedback aan Thread Director ook in dit coreontwerp.
Concrete percentages over prestatiewinsten deelde Intel voor beide typen cores nog niet, en ook over hoe de beloofde ipc-winsten bereikt worden wilde de fabrikant op dit moment nog niets zeggen.
Soc-tile
De soc-tile wordt zoals gezegd geproduceerd door TSMC en bevat twee compleet nieuwe onderdelen. De eerste daarvan is de speciale npu voor neurale berekeningen, oftewel AI-toepassingen. Hiervan gaf Intel reeds een demonstratie tijdens Computex. De npu bestaat uit twee engines met elk een inference-pipeline en een vector-engine. Onder andere Microsoft en Adobe zouden werken aan software die gebruik kan maken van Intels npu.
Misschien nog wel een grotere verandering is dat er nu ook cpu-cores in de soc-tile zitten. In aanvulling op de E-cores in de compute-tile, heeft Intel ook twee van die cores in de soc-tile gebouwd. Het idee daarachter is dat basale achtergrondtaken kunnen worden uitgevoerd zonder dat de compute-tile geactiveerd hoeft te worden, wat een enorme besparing op het stroomverbruik betekent. Deze extra E-cores zijn gewoon zichtbaar voor het OS en bijvoorbeeld te vinden in Taakbeheer. Onder meer omdat de E-cores in de soc-tile, als onderdeel van het zogenaamde 'Low Power Island', geen toegang hebben tot de gedeelde L3-cache in de compute-tile, zullen ze wel langzamer zijn dan de reguliere E-cores.
De twee extra E-cores, de npu en bijvoorbeeld de displaycontrollers - die nu overigens DisplayPort 2.1 ondersteunen - zijn aangesloten op een network-on-chip, die voor een razendsnelle verbinding tussen deze onderdelen en de andere tiles zorgt. Minder prestatiegedreven onderdelen, zeg maar het chipsetdeel van de soc-tile, zijn aangesloten op een i/o-fabric die rechtstreeks is verbonden met de PCIe-lanes afkomstig van de I/O-tile. In dit i/o-fabric-gedeelte van de soc-tile vind je bijvoorbeeld de chipset-PCIe-lanes, de ingebouwde Wi-Fi 7-controller en de controllers voor USB-poorten ouder dan USB4.
Graphics-tile
In de graphics-tile treffen we twee interessante veranderingen aan. Om te beginnen kwamen we de media- en display-engines, die traditioneel onderdeel zijn van de geïntegreerde gpu, net al tegen in de soc-tile. Die heeft Intel dus losgetrokken van de gpu-chip, waardoor het zaken als de ondersteunde beelduitgangen en (de)coding in theorie los van de gpu zelf kan aanpassen.
Daarnaast is de graphics-tile nu gebaseerd op Xe-LPG, een variant op Xe-HPG, de versie die voor Intels losse Arc-videokaarten wordt gebruikt. In vergelijking met Xe-LP, de architectuur die voor Alder en Raptor Lake werd ingezet, zouden de prestaties per watt zijn verdubbeld. De gpu telt acht Xe-cores, die ieder weer twaalf vector-engines hebben voor een totaal van 128 eu's. Dat is een derde meer dan de 96 eu's van de meest luxe igpu in de huidige processors. Omdat de architectuur is gebaseerd op die van de losse Arc-kaarten, zitten er ook acht raytracingunits in, wat een noviteit is voor Intels geïntegreerde gpu's.
I/o-tile
Over de kleinste tile van Meteor Lake, de i/o-tile, houdt Intel de lippen nog stijf op elkaar. We weten dat de PCIe 5.0-controller en de Thunderbolt-controller in deze tile worden gehuisvest, maar zelfs waar de tile precies vandaan komt, wil Intel nog niet zeggen. Onze beste gok zou Intel 7 zijn, gezien i/o doorgaans slecht schaalt met kleinere productieprocessen en Intel dergelijk gevoelige ontwerpinformatie vermoedelijk liever niet prijsgeeft aan een externe foundry als TSMC.
Release
Intel brengt de eerste Meteor Lake-processors uit op 14 december dit jaar, waarbij het dus uitsluitend om chips voor laptops gaat. Daarvoor zal de fabrikant de nieuwe Core Ultra-merknaam gebruiken. Daarbij verdwijnt tevens de 'i' uit de naamgeving van de segmentatie. De technisch veel saaiere Raptor Lake-refresh voor desktops zal door het leven gaan als 'Core 5', 'Core 7' et cetera.