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英特尔酷睿Ultra黑科技揭秘何以成为AI PC的基石？

2023年12月15日，英特尔在北京举办以“AI 无处不在，创芯无所不及”为主题的2023英特尔新品发布会暨AI技术创新派对，英特尔酷睿Ultra处理器正式发布，也就是代号为Meteor Lake的全新一代产品。

首先说明一下，从Meteor Lake开始，英特尔的处理器命名规则发生了重大变化，原有酷睿品牌拆分为针对旗舰级的全新英特尔酷睿Ultra以及针对主流级产品的英特尔酷睿处理器品牌，这次发布的正是酷睿Ultr，a也就是正统的第一代酷睿Ultra。

本次发布的酷睿Ultra系列处理器共有8款，包括4款U系列和4款H系列，最高16核心22线程的酷睿Ultra 7 165H的最大功耗可以达到64瓦（PL1），明年还会有最高运行频率高达5.1GHz的Ultra 9 185H推出，最大功耗来到115瓦。

作为AI PC的基石，酷睿Ultra在架构方面的变化可以说是史诗级的，堪称英特尔40年来之最。概括起来可以从下面三个方面讲。

首先是制程，这是英特尔首个基于Intel 4制程工艺打造的处理器平台，Intel 4是英特尔“四年五制程节点”的关键一环，Intel 4的量产标志着顺利导入了EUV，也就是极紫外光刻。

因此晶体管密度得以提升2倍，同时Intel 4优化了CPU高性能逻辑库，较于Intel 7制程工艺的408nm高性能库高度，Intel 4的240nm达到了2倍的逻辑库面积缩减。因此从工艺角度讲，Intel 4相比Intel 7就实现了20%的能效提升。

第二个是创新的分离式模块架构，实现了更灵活的平台设计。这里引入一个Tile（片）的概念，整个芯片由计算模块（Compute Tile）、SoC模块（SoC Tile）、图形模块（GPU Tile）以及IO模块（IO Tile）组成。全新设计的SoC模块（低功耗岛，Low Power Island）是Meteor Lake里的重点，里面有全新的低功耗能效核心，这相当于一个低功耗的迷你CPU，进一步优化节能与性能间的平衡。此外这里还集成了内存控制器、媒体计算单元、视频编码器以及NPU神经网络加速单元。

低功耗能效核的加入，加上计算单元里本来的性能核心（Redwood Cove）和能效核（Crestmont）的组合，就组成了低功耗能效核心（L-E）+能效核心（E）+性能核心（P）的全新3D高性能混合架构，一同带来了英特尔迄今为止优化程度最高的计算体验。通过这种巧妙地组合，Meteor Lake也成了英特尔历史上能效最高的客户端平台。

在SPECrate 2017中，与高通8cx Gen3、苹果M3、锐龙7840U以及英特尔i7-1370P相比的话，酷睿Ultra 7 165H在28瓦的功耗下，拥有更强的性能表现。相比i7-1370P可以降低25%的功耗。

GPU模块的变化也非常大，新的集成显卡采用锐炫独显级的Xe LPG架构，性能提升幅度达到上代两倍，全面支持DX12 Ultimate功能集，包括硬件光线追踪、XeSS超级采样。这意味着在笔记本上，你可以使用集成显卡去玩《CS2》《逆水寒》甚至是《赛博朋克2077游戏》，获得60FPS以上的流畅帧率，独显不再是必选项。

这么多模块，如何才能高效封装在一起？Foveros 3D封装技术就该出场了，以往这个封装技术多是用在服务器端，或者是应用于高密度计算的GPU端以及FPGA上。Meteor Lake是英特尔首次大规模采用新的Foveros先进封装技术用于消费市场产品。

不同于以往的2D封装，3D封装你可以理解为建一栋大楼，相比基于基板的连接，具有更好的叠加性以及更高的密度，在芯片内实现极低功耗和高密度的晶片连接。同时，模块化设计可以降低单个晶片大小，相同晶圆可以获得更多的晶片，提升每块晶圆获得芯片的数量，加速定制和上市。在Meteor Lake上使用3D封装技术，标志着英特尔开始由完整统一的芯片设计全面转向模块化设计，这将会影响到未来数代CPU的架构设计。

第三个也是重头戏，就是AI。SoC模块里的NPU神经网络处理单元是英特尔面对AI浪潮所做的特殊设计，为未来10年的PC创新奠定了基础。因为未来的数字世界必将与AI深度绑定。

如今AI的使用场景已经向边缘和端侧转移，AI PC的应用场景和需求突飞猛进。大语言模型对话以及文生图、图生图到文生视频等AIGC场景，对PC算力的需求也在不断增加。NPU的加入最明显的效果就是大大加速了生成式AI的本地运行能力，为高能效AI PC作出了进一步创新。同时NPU为持续的AI负载带来高能低耗的表现，这对于长时间运行的AI加速应用非常重要，同时可以极大降低CPU和GPU的使用，让轻薄本能够具有更好的电池续航。

除了NPU，低延迟高响应速度的CPU和高性能和高吞吐量的GPU也负担起了部分AI算力需求，NPU、CPU和GPU相互协作，加上NPU总算力达到了34TOPS，共同为PC上的AI应用加速。

NPU还使用了兼容OpenVINO等标准化程序接口，便于AI的开发及应用普及。英特尔已经启动AI加速计划，宣布与100家ISV软件厂商进行合作，定制超过300个功能。例如英特尔与剪映一起优化了用户高频使用的“智能抠像”功能，在酷睿Ultra平台上处理视频素材时可实现明显降低功耗与耗时，获得更流畅的剪辑体验。

从Meteor Lake开始，英特尔已经准备好引领此次PC转型，迈向全新的AI PC时代。搭载全新酷睿Ultra移动处理器的产品已经由宏碁、华硕、戴尔、惠普、联想、微软、机械革命等OEM合作伙伴推出上市，总数量超过230款。

在PC行业，多年来英特尔主导了多次技术革命，这次的AI PC也不例外。正如英特尔CEO帕特·基辛格先生所说，“我们认为AI PC是未来几年PC市场的一个关键转折点，与迅驰和Wi-Fi的重要性相媲美。”

附标题：英特尔酷睿Ultra有哪些黑科技何以成为AI PC的基石？

酷睿英特尔功耗处理器核心