英特尔在下一代Meteor/Arrow/Lunar Lake芯片设计上搭起了积木

早些时候，英特尔在 Hot Chips 34 大会期间，介绍了与下一代 CPU 有关的一些关键细节。可知 14 代 Meteor Lake、15 代 Arrow Lake 和 16 代 Lunar Lake 将采用的 3D Foveros 封装技术，很有乐高积木的风格。

（viaWCCFTech）

据悉，Foveros 是一种先进的芯片间封装技术，并且细分为三种。

● 首先是适用于量产的 Foveros 标准设计，其凸点间距在 50-25 μm，密度 > 400-1600/m㎡，功率 0.156 pJ/bit 。

● 其次是 Foveros Omni 设计，其旨在匹配连接基础芯片复合体中的瓦片，提供高达 EMIB 四倍的互连凸点密度 —— 凸点间距 25 μm、密度 1600 / m㎡、功率 < 0.15 pJ/bit 。

● 然后是 Foveros Direct 设计，其提供 16 倍互连密度，具有更低延迟、更高带宽、以及更低的功率 / 裸片要求 —— 凸点间距 < 10 μm、密度 > 10000 m㎡、功率 < 0.05 pJ/bit 。

在 12 代 Alder Lake 与 13 代 Raptor Lake CPU 率先采用了混合式核心架构设计之后，英特尔还计划利用 3D Foveros 封装迎接多芯片时代。

14 代 Meteor Lake、15 代 Meteor Lake 和 16 代 Lunar Lake CPU 的亮点有：

● Intel 下一代 3D 客户端平台；

● 具有 CPU、GPU、SOC 和 IO 块的分解式结构；

● 采用 Foveros 互连的 Meteor / Arrow Lake 基础块；

● 拥抱开放式的 UCIe 通用小芯片互连生态系统。

先聊聊 Meteor Lake，该公司展示了一种全新的芯片布局，让我们更好地了解了具有各种 IP 块的小芯片，主要拆分为 CPU、图形块、片上系统、以及 IOE 块。

其中主 CPU 块将采用 Intel 4（7nm EUV）工艺节点，而 SoC 与 IOE 小芯片采用了台积电 6nm 工艺（N6）制造。

英特尔宣称 Meteor Lake 是其迈入小芯片生态的第一步，但据业内人士所述，情况并非如此，称 Meteor Lake 的 tGPU 一直定的台积电 5nm（N5）设计。

计算图块可在各种核心数量、世代、节点与缓存之间完全扩展，且英特尔不仅能够在 Foveros 3D 封装 CPU（如 Meteor Lake）中混搭不同核心架构、还可向上或向下扩展至不同节点。

图形块也是如此，英特尔可根据不同的核心、节点和缓存规模进行缩放。图表中的 tGPU 从 4~12 个 Xe 内核（64~192 EU）不等，但同一照片似乎也展示了 8 Xe / 128 EU 的版本。

片上系统块亦可根据 SKU 放大或缩小，主要模块是低功耗 IP（特指 VPU）、SRAM、IO 和可扩展电压设计。最后是 I/O 扩展块，其在通道数量、带宽、协议和速率等方面，都是完全可扩展的。

接着，英特尔展示了如何将各 IP 块排列到一起。金属化的顶背，也是 Foveros 无源芯片所在的位置，正下方就是上述各个小芯片块。

这些瓦片之间通过 36 μm 间距（芯片-芯片）互连方案，与基础块实现连接。Base Tile 带有大电容，辅以 IO / 供电 / D2D 路径的金属层。

每个金属层都是模块化的设计，带有用于逻辑 / 存储器的有源硅片。顶部和底部具有用于顶 / 底层互连的封装凸点。

示例中的移动芯片，采用了 6P+8E 的混合式架构设计。另有 CPU / IOE 块，且通向 SOC 块的图形块之间有两个 Die-To-Die 连接。

作为 Foveros 3D 封装的一部分，英特尔表示在主小芯片顶部有一个无源中介层，其基于英特尔自家的 22nm（FFL）工艺制造。

现阶段它并没有被分配任何用途，Meteor Lake CPU 也暂时用不到 EMIB 技术。但该公司计划在未来使用更先进的封装技术，并将之换成有源小芯片。

Foveros 芯片互连（FDI）的技术特点如下：

● 低压 CMOS 接口；

● 高带宽、低延迟；

● 支持同步与异步信令；

● 低面积开销；

● 2 GHz 主频下的操作功耗在 0.15-0.3 pJ/bit 左右。

CPU 与 SOC 之间的互连，具有大约 2K（2×IDI）的主带宽，图形与 SOC 块也具有大约 2K（2×iCXL）的互连主带宽，而 SOC 和 IOE 块则在 1K（IOSF，4×DisplayPort）左右。

不过 Meteor Lake CPU 的另一关键改进，就是提升了最大睿频性能。得益于 Intel 4 工艺的协同优化，其有望带来较 Alder Lake CPU 更高的睿频潜力，且 Base Tile 的总电流达到了 500 。

I/O 能力方面，英特尔搬出了 Haswell 来比较。成本方面，随着新一代晶圆成本的迭代上涨，开发单芯片将变得更加不换算。

若英特尔坚持按老方法造新芯片，其实也不是不可以。毕竟新制程节点不是摆设，只是难以将成本压低到合理水平。

该公司称，与单片式芯片制造方案相比，Meteor Lake 等分解式设计可提供更高的晶体管性能，以及跨各种工艺节点的更好 IP 刷新速度和更高能效。

英特尔透露，其 Meteor Lake SKU 的功耗设计从 <10W 到 >100W 不等，但采用小芯片设计的 CPU 性能仍与单片式设计相当。

此外该公司称，14 代 Meteor Lake / 15 代 Arrow Lake CPU，确实正在走向桌面和移动平台。

按照计划，英特尔计划在 2023 / 2024 年发布 Meteor / Arrow Lake CPU，且两者都采用下一代 LGA 1851 插槽。

至于 16 代 Lunar Lake CPU，据说该系列最初瞄向 15W 低功耗移动 CPU 细分市场，但鉴于距离正式上市还有几年时间，我们仍不能排除未来有生变的可能。

最后，这并不是我们首次看到英特尔在移动 / 部分桌面 SKU 之间划出明确界限。除了历史上的 Broadwell，近些年的 Ice Lake / Tiger Lake 系列也是如此。