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06-21
了解PC硬件的朋友都说，英特尔这几年有点倒退了。
首先，最近几代酷睿处理器的架构略有改进，计算性能并没有太大提升。
被戏称为“牙膏工厂”，10nm量产还需等待一段时间； AMD在桌面上依赖Ryzen处理器 虽然服务器领域的EPYC处理器尚未对至强造成严重威胁，但如果英特尔不做出一些大动作，可能还得担心进一步损失。
外界似乎有不少质疑。
一向以架构和工艺着称的英特尔，似乎守不住自己最擅长的领域，而被其他领域占据。
这些看似无组织的举动让不少玩家好奇，英特尔还能做些什么来稳定自己在半导体行业的领导地位呢？如果真的放弃了架构和技术上的优势，英特尔还剩下什么？ “英特尔是一家数据公司。
”在上个月的架构日活动和刚刚过去的CES展会上，英特尔的新技术战略和产品展示似乎给出了答案。
六柱的由来。
无论是刚刚过去的CES展会，还是上个月的架构日活动，英特尔一直在重点介绍其新技术战略，重点关注六个工程领域，即： 工艺——拥有领先的工艺技术，仍然是打造领先产品的关键。
先进的封装解决方案在三个维度上扩展晶体管密度，这将带来计算密度指数级提升的能力。
架构 - 通过先进的封装和系统集成技术，将标量、矢量、矩阵和空间计算架构的多样化组合部署到 CPU、GPU、加速器和 FPGA 芯片中。
并通过可扩展的软件堆栈解锁强大的功能。
内存 – 高容量、高速存储对于下一代计算工作负载至关重要。
通过结合闪存和傲腾技术，可以填补内存层次结构中的空白，以提供更接近芯片的带宽。
超微互连——通信技术，范围从 5G 基础设施的无线连接到芯片级封装和芯片互连。
只有提供全面领先的互连产品，才能实现大规模异构计算格局。
安全性——随着安全威胁不断出现，英特尔可以提供安全技术来帮助实现端到端的全面改进，使安全性成为关键的差异化优势。
软件 - 对于开发人员来说，拥有一个通用工具集来利用英特尔芯片对于实现指数级性能扩展至关重要。
对于大多数普通消费者来说，关注的焦点往往是建筑和工艺。
作为一名资深DIYer，笔者也不例外。
这也是与我们关系最直接、日常接触最多的领域。
然而，当你得到了你想要的东西时，更多的是一种合理的感觉。
相反，其他几个新领域却能给人新鲜的乐趣。
记忆中存在的英特尔更多的是一家纯粹的PC处理器公司。
但事实上，英特尔早已将自己定位为一家数据公司，并将“万物互联”确定为未来的发展趋势。
围绕这一点，英特尔自己对本届CES做出了总结：这些技术的演进正在为更加多元化的数据时代奠定基础。
《福布斯》高级分析师Patrick Moorhead此前表示，通过让英特尔进入更大的市场，其潜在市场规模已从仅专注于传统笔记本电脑和服务器时的1亿美元升级为整合存储、网络、物联网和数十亿美元的软件和其他领域。
以英特尔傲腾技术为例，在当今的大数据时代，数据的海量规模、多样性和快速增长已是司空见惯。
英特尔认为，数据洪流不应仅仅被视为存储问题，更应被视为数据优化的机会。
成功的现代数据策略应该是基于应用程序需求并支持智能分析的软件定义策略。
层。
Optane技术平衡了RAM的高性能和非易失性存储的大容量。
通过将更多数据放置在更靠近CPU的位置，可以更有效地获得人工智能和大型数据库中使用的更大数据集。
快速的处理速度减少了访问时的延迟，从而提高了工作负载性能。
另一方面，5G一直是英特尔的技术和战略重点。
英特尔数据中心事业部总经理Navin Shenoy在CES上提到，在加速数据和催化软件定义网络方面，向5G的过渡及其对网络的影响将像从模拟到数字的飞跃一样具有变革性。
芯片将被容器技术取代。
也就是说，我们正处于一个不断发展的以数据为中心的世界，而5G是未来创新平台的DNA和基石，带来无缝连接和几乎无限的计算。
Navin Shenoy在会后透露，英特尔将推出一款基于10nm工艺、专门针对5G无线接入和边缘计算的新型网络系统芯片，研发代号为“Snow Ridge”；采用多模5G LTE架构的英特尔XMM 5G调制解调器支持全部三个毫米波频段以及sub-6GHz频段，下半年将向合作伙伴交付，并于年初推出产品。
同时，由于网络原理的限制，5G一旦突破现有的通信瓶颈，将会影响数据中心、云计算、边缘计算等方向。
英特尔还将针对零售、视频、工业和智慧城市等重点行业提供物联网解决方案。
设计高性能芯片，增强边缘计算，大力发展计算机视觉技术。
作为传统印象中的硬件公司，英特尔也非常清楚软件环境的重要性。
说白了，光是产品本身质量好还不够，还要大家用得好。
完美的软件环境带来的结果是，在硬件基础相似的情况下，英特尔的产品可以运行得更快；在实际性能相似的两个系统中，Intel的更好用。
这样的例子在处理器发展史上比比皆是。
不出意外的话，Intel独家的ICC编译器相对于通用GCC编译器的性能优势，让它在服务器领域一次次接管AMD和Arm。
挑战。
这种“软”实力也是英特尔在过去二三十年占据主导地位的重要因素。
综上所述，英特尔正是通过Core架构和Tick-Tock策略，利用多年来积累的领先地位，为架构和技术两位英雄又吸引了四个帮手。
六大战略支柱所针对的一些领域，在普通消费者看来可能与以CPU起家的传统芯片巨头无关，但实际上它们都是架构和技术的补充和帮助。
未来该何去何从？未来竞争的基础是什么？如何为用户带来更多价值？英特尔客户端计算事业部总经理Gregory Bryant认为，整个计算系统的全面优化是未来竞争的基础。
优化不仅仅是一个方面，而是哪个企业能够将最好的CPU、GPU、AI加速器、通信系统、高速存储等部分有机地结合在一起，进行全方位的优化，从而最终为企业带来效益。
终端用户。
更有价值。
Gregory Bryant在CES后解释道，下一个计算时代需要完全不同层面的创新，覆盖整个生态系统，跨越计算、连接等各个方面。
六大战略支柱为英特尔建立了框架，是推动架构和芯片发展的基石。
基于这些支柱，建筑师决定每年发展路线图上要实现的具体目标。
架构与技术 了解了这些相对陌生的技术领域后，我们再回顾一下架构与技术这两个传统的主场领域。
虽然上面的分析表明，英特尔在整个计算市场确实有大而长远的布局，但是可以说，当谈到与普通消费者最直接相关的架构和技术时，不得不说的是英特尔确实遇到了很多麻烦。
而困难：最近几代处理器的架构略有改进，计算性能提升不大，而且新的10nm工艺长期难以攻克。
幸运的是，在今年的 CES 上，英特尔展示了首款 10 纳米 Ice Lake 处理器，该处理器集成了英特尔全新的“Sunny Cove”微架构、AI 使用加速指令集和集成度很高的第 11 代核芯显卡。
提高图形性能。
今年晚些时候，Sunny Cove 将成为下一代 PC 和服务器处理器的基础。
事实上，早在几年前就有传言称，Intel已经意识到酷睿架构系统已经开始无法应对未来的发展需求，并将在大约时间推出新的架构系统，而这恰逢如今的酷睿架构系统。
情况。
一定程度上也说明英特尔的发展路线规划是比较全面和长远的。
雷锋网之前的文章已经分析过，Sunny Cove架构旨在提高一般计算任务下的每时钟计算性能并降低功耗，并包含可以加速人工智能和加密等专门计算任务的新功能，这使得可以减少延迟、增加吞吐量并提供更高的并行计算能力，有望改善从游戏到多媒体再到以数据为中心的应用程序等应用程序的体验。
功能包括： 增强的微架构，可并行执行更多操作。
减少延迟的新算法。
增加关键缓冲区和缓存的大小以优化以数据为中心的工作负载。
针对特定用例和算法的架构扩展。
例如，用于提高加密性能的新指令（例如矢量 AES 和 SHA-NI），以及其他关键用例（例如压缩/解压缩）。
与此同时，随着数据中心的计算类型像寒武纪大爆炸一样增长，英特尔一直在构建不同计算类型的产品组合，包括英特尔的传统CPU、Arria和Stratix FPGA以及其Crest神经网络处理器件等在。
Intel首席架构师Raja Koduri在架构日上指出，并不是所有的晶体管都能适用于不同的场景。
在不同的市场领域，所需的晶体管设计非常多样化，例如通信晶体管、I/O晶体管、FPGA晶体管等。
以及传统的CPU逻辑晶体管一样，即使可以通过单一工艺和大量努力来制造大型单芯片系统，但这也不是明智的做法。
基于此，英特尔在业界首创了名为Foveros的新型逻辑芯片3D堆叠技术，可以将逻辑芯片堆叠在逻辑芯片上。
这是一种系统级封装集成，有望首次将芯片堆叠从传统的无源中间互连层和堆叠存储芯片扩展到CPU、GPU和AI处理器等高性能逻辑芯片。
低功耗硅工艺技术为设备和系统铺平了道路。
英特尔在 CES 上展示了 Lakefield，使用“Foveros”3D 封装技术将 CPU 架构和封装架构混合在一起。
它采用22FFL IO芯片作为有源载板，并使用TSV（硅通孔技术）连接10nm芯片，该芯片包含1个Sunny Cove核心和4个Atom核心（可能是Tremont）。
该芯片尺寸为12*12，待机功耗仅为2mW。
对于10nm工艺，雷锋网曾分析称，由于晶体管制造的复杂性，单纯按代数进行比较已经不再准确。
如果以业界常用的晶体管密度来衡量工艺水平，英特尔10nm工艺的晶体管密度实际上比台积电7nm DUV工艺的晶体管密度还要高。
国外网站Semiwiki讨论了三星的10nm、8nm DUV和7nm EUV工艺。
10nm工艺的晶体管密度为55.5MTr/mm2，8mm DUV为64.4MTr/mm2，7nm EUV仅为0.23MTr/mm2，与更多Intel 10nm工艺相当。
中国工程院院士徐居彦曾在一次学术会议上提到，从晶体管尺寸数据来看，90nm节点的物理栅极长度为25nm，32nm节点的栅极长度为24nm。
节点进步带来的物理门长收益越来越小。
，缩小的工艺节点实际上并没有缩小半导体有源区最关键部分“源极-漏极”的问题。
从指标可以看出，随着节点的变化，制造过程应该会随着接近极限而减慢。
但英特尔对晶体管密度的要求不降反增，并提出了“超小型化”的概念。
雷锋网认为，这也是为了突破盈利放缓的障碍，更有效地延续摩尔定律。
如果把晶体管理解为一个字，把光刻工艺理解为一支笔，那么英特尔就相当于在不轻易更换笔尖的情况下写出更小的字。
难度可想而知。
虽然当前流程受阻，但从长远来看，超最小化的技术经验显然会给后续流程带来更大的好处。
在本次CES发布会上，英特尔一口气宣布了10nm在PC、服务器、新封装技术以及5G应用领域的应用，涵盖了六大支柱涉及的各个方向。
可见，Intel在该节点布局的重点并不是10nm工艺本身，而是围绕10nm工艺构建的完整生态系统。
雷锋网从前沿探索获悉，英特尔在十年前就做出了路线图预测，包括新材料、新工艺的预估。
现在回想起来，预测的大部分方向都是正确的。
在推进摩尔定律的过程中，80%的工作是基于材料的改革，另外20%的工作是寻求化学工艺的进步，比如原子层沉积、原子层刻蚀等技术，就是，我们不仅要研究如何使芯片变得更小，还需要研究如何使用不同的方法来制造这些器件。
据悉，英特尔每年都会评估半导体设备的性能。
这些研究可以进一步发现如何更好地在电路中使用晶体管以及如何将新晶体管与新架构和新功能相结合。
目前，CMOS仍然处于良好的地位，其功耗和性能优于大多数半导体元件。
至少在最近十年，CMOS仍将被用来制造芯片。
其他新技术可以与 CMOS 混合以提高性能、降低功耗或降低价格。
与此同时，英特尔针对未来的新处理器也在多个方面正在进行相应的工作。
例如，神经形态芯片目前有10nm的样品。
这是一款非冯诺依曼架构的芯片，完全集成了存储和计算单元，模拟神经元之间的连接。
它是一款可以进行片内自学习的异步控制芯片，支持无监督学习、监督学习、自监督学习和强化学习模式。
在量子计算方面，英特尔在7号、17号、49号三个量子比特节点上进行了大量实验。
然而，量子干扰是本世纪27大问题之一。
目前只能实现毫秒级的连续计算，目前量子计算的容错率仅为99.9%，而传统芯片为99.%。
因此，硅CMOS+冯号伊曼的模式将会持续很长一段时间。
英特尔中国研究院院长宋继强表示，CMOS的微缩化还会继续，但会通过材料、化学工艺等不同方法来实现。
晶体管可以通过3D封装技术进行堆叠，也有一些新的电路控制方法。
，可以让摩尔定律继续前进。
可见，英特尔对于后摩尔定律时代还是有充足后盾的。
雷锋网将新时代概括为英特尔几十年来最大的变革和创新。
如果说英特尔的架构日是一份“宣言”，那么其在CES上发布的一系列创新技术、产品和合作则是对“宣言”更加全面、深刻的展示，意味着它正在朝着自己的方向前进。
更加坚定和自信。
雷锋网认为，英特尔的新战略需要从“这是否是市场需要的”和“能否实现”两个角度来衡量。
六支柱战略非常雄心勃勃。
考虑到不断变化的数据世界和摩尔定律的现状，这一策略非常适合英特尔。
顺便说一句，不仅是英特尔，摩尔定律也是每个芯片制造商都需要面对的新现实。
如果芯片厂商坚持在未来五年内只生产一颗大芯片，他们很可能会被市场抛弃。
英特尔的财务状况一直都很好，但面对市场的动荡，英特尔的大动作却大胆而艰难。
明年，英特尔将披露许多重要的里程碑事件。
雷锋网也将进一步跟踪研究英特尔的新战略，看看它会如何实施，能否造成大的转折。
敬请关注。
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