Po procesorech Raptor Lake, které vyjdou letos, chystá Intel na rok 2023 velmi ambiciózní novou generaci s kódovým označením Meteor Lake. Tyto procesory budou čipletové a poprvé použijí 4nm proces. Některé věci ale až tak slavné nebudou. Ukázalo se totiž, že Intel vyrábí pouhý jeden ze čtyř čipletů. Ač pro firmu vždy bylo prestižní mít vlastní továrny, pro většinu křemíku v procesoru Meteor Lake se spoléhá na svého hlavního konkurenta.
Že některé části na Meteor Lake bude vyrábět TSMC (například GPU), jsme už věděli z různých úniků. Ale nyní před letošní konferencí Hot Chips Intel vyjevil schéma procesoru Meteor Lake a prozradil, které procesy jsou u jeho (celkem čtyř nebo pěti, podle toho, jak to počítáte) čipletů použité. A ukazuje se, že z pohledu výrobního procesu je toho na Meteor Lake víc „outsourcovaného“ než vlastního.
Od Intelu je jenom jedna dlaždice
Meteor Lake je tvořené čtyřmi aktivními čiplety (či jak říká Intel, dlaždice/tile). Intel nejvíce zdůrazňuje Compute Tile obsahující jádra CPU – velká a malá – a L3 Cache. Tento čiplet je 4nm, vyráběný procesem Intel 4. Tvrdit, že tato část je sice menší, ale nejdůležitější, je asi opodstatněné, protože implementace jader CPU bývá nejnáročnější a nejkomplexnější.
Na druhou stranu ale tento čiplet je nakonec jediná z aktivních částí Meteor Lake, která se bude vyrábět technologií Intelu, což je pozoruhodné. Na následující fotce od webu japonského PCWatch máte vyznačenou polohu tohoto čipletu vlevo nahoře. Nejde tedy ani o nějak dominantní procento celkové rozlohy křemíku. Na fotografii je mobilní verze Meteor Lake s jen dvěma velkými jádry (jde o konfiguraci 2+8, Meteor Lake-U).
Procesor Intel Meteor Lake-U s 2+8 jádry s anotací (zdroj: PC Watch)Intel v prezentaci ukázal ještě schéma plochy pro výkonnější verzi s šesti velkými jádry (potvrdil tak, že výkonnější mobilní Meteor Lake-P bude mít 6+8 jader), kde je 4nm Compute Tile větší, ale pořád tvoří méně než polovinu plochy. Toto ovšem není u dnešních procesorů neobvyklé, samotná jádra tvoří méně než polovinu čipu i u procesorů AMD či různých ARM SoC včetně těch od Applu.
Schéma čipu Meteor Lake-P s 6+8 jádry. Zrcadlově otočeno, originál na slajdu zřejmě ukazuje spodní pohled (zdroj: Intel, via: VideoCardz)Menší proužek křemíku, který je hned vedle CPU čipletu ve zbylém prostoru vlevo dole, je tzv. IO Tile a měl by obsahovat například řadič PCI Expressu (zejména by mělo jít o PHY). Tento čiplet již používá proces TSMC, a sice jeho 6nm proces N6. Jde o EUV proces odvozený od 7nm procesu a vyrábí se na něm například některá GPU od AMD (RDNA 2 a v budoucnu i levnější varianty RDNA 3).
Velké překvapení je, že na procesu TSMC je vyráběný i největší kus křemíku, který vidíte uprostřed, SoC Tile. Ten má zřejmě podobnou funkci jako IO čiplet v procesorech AMD – kombinuje některé bloky normálně tvořící procesor s funkcionalitou čipsetu a asi bude obsluhovat i konektivitu. Nacházet by se zde měl také PCIe Root Complex a snad i řadiče pamětí. Podle nedávného úniku by dokonce v SoC Tile mohla být přítomná dvě malá jádra navíc pro běh úloh na pozadí a podobné činnosti, jejich cílem je snížit klidovou spotřebu procesoru a celého počítače (notebooku).
Více: Procesory Intel Meteor Lake už mají ne dvě, ale tři velikosti jader: LP E-Core v SoC čipletu
I SoC Tile používá proces N6 od TSMC. Právě u tohoto křemíku se očekávalo, že by jej Intel mohl vyrábět svým procesem, například Intel 7, takže by procesory Meteor Lake poskytovaly více příležitostí k zaměstnání jeho vlastních výrobních linek. Z nějakého důvodu ale dostal přednost proces TSMC.
Může se zdát nelogické, že jsou dva různé čiplety vyráběné na 6 nm. Primárně by důvody heterogenní výrobní technologie měly být ve specializaci, kdy je pro každou část využitý ten nejvýhodnější proces. Pak byste ale asi čekali, že by IO Tile vhodná pro 6 nm mohla být spojená se SoC Tile. Důvod, proč tomu tak není, je možná ale čistě v tom, že by zahrnutí obojího do jednoho obdélníku vycházelo hůře z pohledu celkového poskládání dlaždic k sobě – a čiplety s tvarem do L se vyrábět nedají. Pokud by toto omezení nebylo, mohly by IO Tile a SoC Tile asi být spojené do jednoho kusu, nejsou asi funkčně tak rozdílné.
Slajd Intelu k procesorům Meteor Lake s anotací jednotlivých dlaždic (zdroj: Intel, via: TechPowerUp)GPU Tile obsahují integrovanou grafiku architektury Xe LPG, částečně odvozené od Xe HPG v samostatných grafikách Arc. Respektive, v GPU Tile jsou alespoň její části. Teoreticky by třeba akcelerátory videa mohly být v SoC Tile a také bloky starající se o výstup na obrazovku jsou asi kvůli spotřebě a prodloužení výdrže na baterie tamtéž.
GPU Tile je na fotce zcela vpravo a jde o překvapivě poměrně úzkou „nudli“. Je také vyráběná u TSMC, ale na 5nm procesu N5. Intel tedy definitivně potvrdil, že tento čiplet nebude 3nm, ačkoliv se dřív vyskytovaly takové zvěsti. Intel teoreticky mohl ze začátku zvažovat obě možnosti a přiklonit se k 5nm procesu kvůli lepší připravenosti na masovou výrobu a nižší ceně.
Slajd Intelu k procesorům Meteor Lake (zdroj: Intel, via: TechPowerUp)Úzké GPU na fotce má možná méně výkonnou konfiguraci, pokud jich Intel má nachystaných víc. Na schématu 6+8 Meteor Lake-P ukázaném nyní v prezentaci Intelu je GPU Tile v poměru k SoC Tile o něco širší. Je možné, že toto je výkonnější varianta GPU – to má v maximální konfiguraci údajně 1024 shaderů (128 EU).
Více: Integrované GPU v 4nm procesorech Intel Meteor Lake už bude podporovat ray tracing
TSMC vyrábí většinu „aktivního“ křemíku – když se nepočítá interposer
Tyto čtyři „tile“ jsou aktivní čiplety v tom smyslu, že obsahují tranzistory a nějaké logické bloky. Dalo by se argumentovat, že striktně vzato možná TSMC většinu křemíku v Meteor Lake nevyrábí. Pod těmito čtyřmi dlaždicemi je totiž ještě pátý základový čiplet, Base Tile, na kterém jsou horní aktivní čiplety posazené a propojené pokročilým pouzdřením Foveros. Toto Base Tile je vyráběno Intelem na 22nm procesu, ale nejde o aktivní čiplet, nýbrž o pasivní interposer, tvořený jen vrstvami vodičů. Tento interposer propojuje dlaždice horní vrstvy dohromady, podobně jako interposery propojují GPU s pamětmi HBM/HBM2.
Otázka je, zda tento interposer tvoří podkladovou vrstvu v plné ploše horních dlaždic, nebo jde ve skutečnosti jen o křemíkové můstky, které zabírají jenom menší plochu podél hranice čipletů. V prvním případě, který je možná pravděpodobnější, by technicky vzato byla tedy plocha křemíku vyráběného Intelem nadpoloviční. Ovšem plocha levného 22nm čipu na dnes starém procesu a navíc jen bez tranzistorů, použitého v roli interposeru, má přece jenom menší váhu než plocha křemíku horních dlaždic vyráběného na pokročilých procesech.
Nicméně pokud se tyto záležitosti patřící spíš do sféry reputace a symboliky odloží stranou, měl by Meteor Lake být technologicky velmi zajímavý procesor (respektive SoC) už jenom díky této komplikované skladbě. Jak dobře to celé bude fungovat v praxi, bychom se snad měli dozvědět v druhé polovině příštího roku, kdy se vydání těchto procesorů očekává.
Zdroje: PCWatch, TechPowerUp, VideoCardz, Intel
