Artikel top billede

(Foto: Computerworld)

Nye Intel-processorer: 10 er det magiske tal

Mange af de nye, stærke bærbare computere, der bliver lanceret her til foråret, kommer med 10. generation af Intels Core-cpu’er – og med dem den længe ventede 10 nm-produktionsproces. Imidlertid tyder noget på, at tallet 10 er en lille smule problematisk. Hvad betyder nyheden for dig?.

Af Aksel Brinck, Alt om Data

Denne artikel er oprindeligt bragt på Alt om Data. Computerworld overtog i november 2022 Alt om Data. Du kan læse mere om overtagelsen her.

Fem lange år er gået, siden Intels allerførste 14 nm-cpu’er kom på markedet. Lad os tage den én gang til. Det har taget Intel hele fem år at levere 10 nm-efterfølgeren til 14 nm-produktionsmetoden. Her taler vi om det firma, som i årtier har været markedets førende inden for produktion af integrerede kredsløb.

Mere end noget andet er det Intels forspring, når det gælder chipproduktion, der har defineret foretagendet. Men det er først nu, man skruer op for produktionen af 10 nm-silicium som del af firmaets nye og 10. generation af Core-processorer.

Når vi har med Intel at gøre, er der aldrig noget, som er enkelt. Strengt taget udsendte Intel nogle få 10 nm-dual core-chips i 2018. Men hvis du i detailhandelen kan opspore et produkt, der bruger disse ultrasjældne Cannon Lake-chips, er du kvikkere, end vi er.

Derfor udgør Core-cpu’erne i 10. generation de første egentlig tilgængelige 10 nm-processorer fra Intel. Og hertil skal lægges, at nok omfatter Intels nye serie både 10 nm-silicium og en spændende ny mikroarkitektur, men den rummer også ikke blot én, men to 14 nm-design, der bygger på eksisterende mikroarkitekturer. Med andre ord betyder Intels 10. generation mange forskellige ting.

Det gælder blot 10. generation, som vi kender den i dag. Man skal ikke lade sig overraske, hvis sagerne bliver endnu mere komplicerede. Og nu taler vi kun om selve produkterne. Når det gælder branding – noget, som Intel tilsyneladende primært betragter som en mulighed for at forvirre kunderne – skraber firmaet måske bunden med 10. generation.

Den nye nomenklatur er så kompliceret og selvmodsigende, at man nærmest skal have et par kandidatgrader, en juridisk embedseksamen og en ph.d. for blot at begribe det grundlæggende. Men man skal ikke blive fortvivlet. Bag den hjernedøde markedsføring gemmer der sig noget ægte ny teknologi.

Det er vores opgave at gøre benarbejdet for dig og fiske mening ud af Intels markedsføringsvanvid. Lad os komme i gang.

Før vi kaster os ud i alle disse nye 10. generations-chips, skal vi have ryddet en elefant af vejen. Vi taler om den ekstraordinært lange forsinkelse af Intels 10 nm-produktionsproces, afløseren for 14 nm i alle dens afskygninger.

Ifølge Moores lov burde 10 nm-teknologi været i fuldt flor i slutningen af 2016. Som bekendt forudsagde Gordon Moore, der er medstifter af Intel, en fordobling af transistortætheden hvert andet år, og den forudsigelse indebærer en ny produktionsproces fra Intel hvert andet år.

Årene gik. I 2018 lancerede Intel en meget lille mængde dual core-processorer, der byggede på firmaets 10 nm-node. Men de var ekstremt sjældne og ikke egentlige detailhandelsprodukter. Selv Intel beskrev disse 10 nm-produkter som “begrænsede i antal”. Hvis vi skulle være kyniske, ville vi sige, at de kun eksisterede, for at Intel kunne hævde, at 10 nm var i produktion og til salg.

Uanset, hvad der er sandheden, er det først nu, at 10 nm-cpu’er fra Intel for alvor er til rådighed, om end med begrænsninger. Ved lanceringen er 10 nm udelukkende forbeholdt mobile platforme. Hvad er der sket? Som sædvanlig har Intel ikke fremsat mange forklaringer, men der har højst sandsynligt været tale om to fundamentale problemer.

Intel har været aggressiv med 10 nm, når det gælder transistortæthed. I tidens løb er den nomenklatur, der knytter sig til produktions-nodes, blevet løsrevet fra funktionsstørrelsen i chippene. Med andre ord er funktionerne i en “14 nm”-Intel-processor – transistorporte, logiske celler og så videre – faktisk ikke 14 nm.

Ifølge Intels egne tal varierer 14 nm-funktionsstørrelse faktisk fra 42 nm til 399 nm. Det samme gælder for alle større producenter af integrerede kredsløb. Node-navnene er blevet til etiketter, der indikerer en given generation i stedet for at afspejle funktionsstørrelse.

Eftersom funktionsstørrelsen er blevet koblet fra node-nomenklaturen, angiver begrebet “10 nm” ikke transistortæthed. Det hænger sammen med Intels beslutninger. Til 10 nm sigtede Intel på “hyper-scaling” af tætheden, i dette tilfælde en forbedring på 2,7 gange antallet af transistorer i forhold til det integrerede kredsløbs areal. Til sammenligning så vi en skalering på 2,1 gang ved overgangen fra 32 nm til 22 nm og 2,5 gange, da 14 nm kom frem.

Integrated Thunderbolt 3 er en del af 10 nm-produktionsprocessen.

For at det ikke skal være løgn, satsede Intel på denne hyper-scaling, samtidig med at man løb ind i begrænsninger i firmaets eksisterende tilgang til produktion af chips ved hjælp af litografi, der byggede på ultraviolet lys. Det er bølgelængden på det lys, der bruges, som definerer den minimale funktionsstørrelse i en chip.

Uv-lysets bølgelængde ligger i størrelsesordenen 200 nm. Med flere masker og andre værktøjer er det muligt at producere funktionsstørrelser, der er mindre end den pågældende bølgelængde. Men med 10 nm døjede Intel svært med uv-lysets begrænsninger. 10 nm er slutningen på uv-litografi. Og teknologien til ekstrem uv- eller euv-litografi med bølgelængder under 15 nm var endnu ikke parat.

Et markant generationsskifte

Hvis det er 10 nm-historien, hvad så med 10. generation? Intels 10. generations-Core-processorer indeholder nye 10 nm-chips, men der er meget andet at sige om dem. Lad os imidlertid begynde med 10 nm-hardware, fordi det er her, vi finder den nyeste teknologi.
10. generationschips, som er 10 nm, indvarsler også en ny cpu-arkitektur, der er kendt som Ice Lake.

Afhængigt af hvordan man måler disse ting, repræsenterer Ice Lake den første omfattende reviderede Intel x86-arkitektur siden i hvert fald Skylake fra 2015 og i virkeligheden de første Intel Core-chips i 2006. Til Ice Lake har Intel lavet en ny mikroarkitektur til sine cpu-kerner, Sunny Cove og en ny grafikteknologi ved navn Gen11 Graphics. Samlet udgør de grundlaget for Intels centrale cpu- og grafikteknologier.

Grafikdelen omfatter Intels kommende diskrete grafikkort, der formentlig skal bygge på den samme arkitektur som den integrerede Gen11-gpi i Ice Lake. De vigtigste Ice Lake-funktioner begynder med en angivet 18 procents forbedring i cpu-ydelsen i sammenligning med Skylake.

Dernæst har vi en stigning på 2,5 gange i det, Intel kalder “AI performance”, nemlig tilføjelsen af AVX512-instruktioner, to gange hurtigere HEVC-videokodning, integreret Thunderbolt 3, DisplayPort 1.4a og en hel masse andet. Ice Lake er med andre ord ikke nogen simpel nedskalering med et par justeringer. Det er den første større overhaling fra Intel i lang tid, og den berettiger udtrykket 10. generation.

I øjeblikket er Ice Lake begrænset til mobile applikationer og findes udelukkende i dual- og quad core-varianter til strømbesparende enheder. Det vil sige, at Ice Lake henvender sig til tynde og lette laptops og endnu mindre enheder såsom tablets.

10. generation giver et indblik i den grafikteknologi, som Intel vil bruge over for Nvidia og AMD.

Man kan hævde, at de andre af denne bølges enheder i mindre grad har fortjent prædikatet 10. generation. Lige nu er de mest reelle 10. generations-cpu’er de nye HEDT-chips (high-end desktop). Disse monstre er kendt under navnet Cascade Lake-X, og de er 14 nm-chips, der går fra 10 til 18 kerner.

Hvad angår funktioner, er de ikke til at skelne fra deres Skylake-X-forgængere, der i realiteten leverede den samme mikroarkitektur og de samme kerneantal. Den store nyhed med Cascade Lake-X er imidlertid priserne. Skylake-X-chippen med 10 kerner blev engang prissat til over 989 US-dollar, mens den tilsvarende Cascade Lake-X-model snarere ligger på 590 dollar.

Tilsvarende har Intel reduceret prisen på sit 18-kerneuhyre fra omkring 1979 dollar i Skylake-udgaven til cirka 979 dollar for Cascade Lake-X. Årsagen? AMD og den markant forøgede konkurrence, firmaet nu leverer, navnlig i form af den nyeste Ryzen 3000-serie af processorer og de nært forestående tredje-generations-cpu’er: HEDT Threadripper.

Den sidste brik i 10. generations-puslespillet – i hvert fald i øjeblikket – er en ny række mobile cpu’er, der denne gang bygger på eksisterende 14 nm-produktionsteknologi. Det er en arkitektur, der er afledt af Skylake, og den har fået navnet Comet Lake. Ligesom de Ice Lake-chips, vi nævnte for et øjeblik siden, sigter disse Comet Lake-processorer på strømbesparende modeller, men med dual- og quad core-varianter. Comet Lake markerer også den første gang, Intel har tilbudt sekskerne-konfigurationer med lavt strømforbrug.

Ja, du læste rigtigt. Man kan nu købe en laptop, der bygger på en splinterny Intel Core-processor af 10. generation. Og hvis den er dual-eller quad core, kan den være meget eller ultrameget strømbesparende; den kan være 14 nm eller 10 nm; den kan bygge på Skylake fra 2015 eller på en helt ny arkitektur.

Det går over vores forstand, hvorfor begge disse familier af cpu’er plus HEDT-multikernechippene alle bliver kaldt 10. generation. Men vi kan sige med sikkerhed, at situationen vil udløse mærkbar hovedpine, når det gælder om at identificere disse cpu’er i praksis i færdige produkter, navnlig i forbindelse med de mobile cpu’er.

Tør vi nævne stationære pc’er?

Intels 10. generation af cpu’er til bærbare er kommet. Men vent lidt – hvad med de stationære pc’er? I øjeblikket findes der tre forskellige familier af 10. generations-chips, og ingen af dem er mainstream-desktopprocessorer. Hvad sker der?

Ifølge den historie, der er opstået i løbet af det seneste års tid, er problemet ikke overraskende 10 nm. Der går rygter om, at Intel stadig har problemer med at få clockfrekvensen op med den nye produktionsproces. Dette rygte bliver bestyrket af de lave clockhastigheder og relativt svage TDP’er hos de første mobile 10 nm-Ice Lake-chips.

For eksempel topper den hurtigste strømbesparende quad core-Ice Lake-cpu ved 4,1 GHz, mens den hurtigste i den nye 14 nm-Comet Lake-familie, der også hører til 10. generation, når op på 4,9 GHz. I ultralavstrøms-området angiver Intel Ice Lake til 9 W og Comet Lake til 7 W. I nogle henseender kan disse sammenligninger være misvisende.

Det er rigtigt, at Ice Lakes Sunny Cove-cpu giver større ydelse pr. clockenhed, men det generelle billede tyder ikke på en kernesund produktionsproces, der leverer de typiske fordele ved en ny node.

I en desktopsammenhæng er det naturligvis clockhastighederne, der vækker mest bekymring. Hvis 10 nm-noden virkelig er henved en hel gigahertz efter 14 nm i denne henseende, bliver det spring i clockydelse på 18 procent, som Sunny Cove-kernerne leverer, neutraliseret af de lavere frekvenser.

Når man tager 10 nm’s generelle forsinkelse – omkring tre år – i betragtning, er det ikke overraskende, at der er opstået rygter, som skal bygge på lækkede roadmaps, og som siger, at Intel måske dropper 10 nm og går direkte til 7 nm.

Intel har imidlertid udtrykkeligt skudt den slags historier ned. I en nyere officiel udtalelse fra Intel stod der: “Vi bliver ved med at gøre store fremskridt med 10 nm, og vores aktuelle planer for 10 nm-produkter omfatter desktopmaskiner”.

Naturligvis er “aktuelle planer” ikke helt det samme som “bliver helt sikkert lanceret”. Vi vil tro på 10 nm-mainstream-desktopchips, når vi ser dem.

Forvirring om forbrug

Lad os uddybe dette emne. Intel har traditionelt markeret sine lavstrøms- og ultra-lavstrøms-chips med henholdsvis “U” og “Y”. For eksempel var 8. generations-cpu’en Core i5-8265U en quad core-lavstrøms-cpu med et TDP på 15 W og en maksimal boostfrekvens på 3,9 GHz, mens Core i7-8500Y var en ultralavstrømschip (dual core) med en boostfrekvens på 4,2 GHz og et TDP på 5 W.

Er det lidt forvirrende at have en dual core Core i7 og en quad core Core i5? Måske. Men U- og Y-markeringerne gjorde det i det mindste tydeligt, hvilken cpu-klasse man havde at gøre med. Der var altså et element af logik.

Det gælder ikke for 10. generation. Slet ikke. Man kan i øjeblikket vælge mellem i alt 19 forskellige mobile cpu’er af 10. generation. Hvis vi begynder med 10 nm-Ice Lake-chippene, ser den nye nomenklatur således ud. Tag for eksempel den nye Core i7-1065G7.

Det er en quad core-10 nm-model med det stærkeste ‘Iris’-grafikvalg. Umiddelbart virker navngivningen ret ligetil. i7 er Intels veletablerede navn på en højtydende model i en given cpu-serie. Dernæst angiver 10-tallet en 10. generations-processor. Så vidt, så godt.

De skjulte koder

De næste to tal, “65”, angiver både den specifikke SKU og dens status som en lavstrøms-eller ultralavstrøms-processor, og her betyder “5” lavt strømforbrug – hvis der havde stået “0”, ville det være en ultra-lavstrøms-chip.

Kan du følge med? Endelig viser “G7” grafikkraftens niveau, idet “7” betyder den øverste ende af Gen11-grafik med hele 64 eksekveringsenheder. Hvis du stadig er med, fatter du utvivlsomt straks, at Core i5-1030G4 er en quad core (10 nm) ultrastrømsvag 9 W-Ice Lake-processor med en maksimal turbohastighed på 3,5 GHz og Gen11-grafik med 48 eksekveringsenheder, ikke sandt?

Selvom dette udgør et brud med fortiden, rummer det et vist element af logik. Nu skal Intel blot holde sig til denne logik, og så må vi andre prøve at følge med. Men det kommer ikke til at gå sådan. Se blot på, at der i Ice Lake-serien er en Core i7-1068G7, der bryder med “5”- og “0”-indikatorerne for lavt og ultralavet strømforbrug. Og forvirringen bliver ikke mindre, når man kaster et blik på de alternative Comet Lake-mobilprocessorer.

Det skyldes, at Comet Lake beholder de gamle “U”- og “Y”-betegnelser. Således er Core i7-10710U en strømsvag (15 W) 14 nm-processor af 10. generation med seks kerner, Gen9.5-grafik og en maksimal turbohastighed på 4,7 GHz, mens en Core i5-10310Y er en ultrastrømsvag (7 W) quad core-chip med Gen9.5-grafik og en maksimal turbohastighed på 4,1 GHz.

Vi har ingen anelse om, hvordan Intel forventer, at mainstreamforbrugere skal holde rede i alt dette. Det står heller ikke ganske klart, hvorfor Intel følte det nødvendigt at tilbyde to parallelle strømsvage og ultrastrømsvage cpu-serier i sin 10. generationsserie. Måske har bekymringer over 10 nm-produktionskapaciteten spillet en vigtig rolle.

Hvad skal du satse på?

Det næste oplagte spørgsmål er, hvilken af de to 10. generationsfamilier man skal satse på. Det er et meget svært spørgsmål, medmindre man enten forlanger seks kerner eller vil have den bedst mulige integrerede grafikydelse. I det første scenarie er det kun 14 nm Comet Lake, der duer. I det andet skal man vælge en Ice Lake-processor med dens fancy nye Gen11-grafik. Men hvad med alt andet? Det er mildt sagt uklart.

På den ene side tilbyder Ice Lake en mere effektiv arkitektur, der laver mere arbejde pr. clockcyklus. På den anden side har Comet Lake-SKU’er en tendens til at nå højere frekvenser. Når det gælder batterilevetid, hersker der også forvirring. Man kunne tro, at 10 nm-teknologi ville være klart overlegen på batteritid, men de ultrastrømsvage Ice Lake-modeller er angivet til 9 W, mens den tilsvarende Comet Lake-mulighed er sat til 7 W.

I praksis vil valget ofte være dikteret af andre funktioner som skærmteknologi, kabinetkvalitet og så videre. Men hvis man har indsnævret valgmulighederne og sidder tilbage med begge udgaver af 10. genera-tions-cpu’er og stadig ikke kan vælge, vil vi pege på 10 nm-udgaven på grund af dens stærkere funk-tionssæt. Integreret Thunderbolt 3 og support af DisplayPort 1.4a øger forbindelsesmulighederne, især til fremtidige skærme med høj opløsning.

Tiden er inde til noget ordentlig grafik

Over én teraflop ren beregningskraft, support af HEVC-kodning med ultrahøj opløsning, forbedrede skærm-pipelines, en udvidet rasterizer, variabel rateshading, mere end dobbelt så høj ydelse i 3D-rendering og support af adaptive sync. Mine damer og herrer: Dette er kort fortalt argumenterne for Intels nye Gen11-grafikteknologi, som man kan se den i de nye mobile 10 nm-Ice Lake-cpu’er.

Når det gælder de egentlige frame-rates i spil, mener Intel, at den hurtigste integrerede Gen11-grafik-kerne typisk er omkring 80 procent hurtigere end den Gen9.5-grafik, som man finder i 8. generations-processorer, og sommetider over 100 procent hurtigere. Meget af denne forbedring skyldes øget kompleksitet. Gen11-grafik topper ved 64 eksekveringsenheder mod de maksimale 48 hos dens Gen9.5-forgænger.

Enheden med 48 eksekveringsenheder var imidlertid begrænset til et lille antal SKU’er, hvorimod Gen11-grafikken med 64 enheder kan findes i næsten halvdelen af de i øjeblikket tilgængelige Ice Lake-processorer, herunder nogle ultra-lavstrømsversioner.

Bortset fra 3D-ydelsen medfører Gen11 nogle andre vældig gode forbedringer. Den understøtter to HEVC-10-bit-videokodningspipelines og kan trække tre 4K-skærme på samme tid – to via DisplayPort 1.4 HBR3 og en til takket være HDMI 2.0b. Alternativt kan den køre to 5K-skærme eller en enkelt 4K-skærm ved 120 Hz. Det er slet ikke så tosset.

Men hvad er forholdet mellem Gen11 og Intels nye diskrete grafikchips, der skal komme til næste år og har fået navnet Intel Xe? Officielt aner vi det ikke. Men vi forventer, at Xe vil bygge på de samme byggesten som Gen11, men med nogle yderligere forbedringer, herunder hardware-support til raytracing.

I disse diskrete kort tyder meget på, at de første SKU’er vil rumme gpu’er med 128, 256 og 512 eksekveringsenheder.
I betragtning af, at Gen11 med 64 enheder er generelt god til 1080p-gaming ved 30 fps og fornuftige detaljeindstillinger, lyder de endnu bedre Xe-chips med en næsten 10 gange så høj kompleksitet som en særdeles interessant mulighed.

Det er nemmere på desktoppen. På HEDT-siden giver prisen på Cascade Lake-X et stort skridt fremad. Man får dobbelt så mange kerner for prisen som hos Skylake-X. Men lige nu er der slet ingen 10. generations-chips til mainstream-desktops.

Generelt set er dette den mest interessante nye generation af chips fra Intel i lang tid. Men også den mest rodede. Den omfatter Intels første nye produktionsnode i fem år og den største arkitektoniske overhaling i mindst fire år – for ikke at tale om Intels forventede grafiske angreb på Nvidia og AMD.

Men det er frustrerende, at man kombinerer de reelt nye 10 nm-produkter med en bunke genoplivede 14 nm-chips under et enkelt 10. generationsbanner. Og at man leverer den mest forunderlige branding, vi endnu har set, er også sært. Ordet “generation”, som Intel bruger det, betyder stort set intet. Men nu ved du da, hvad du kan forvente af de cpu’er, Intel kalder 10. generations-Core-processorer. I hvert fald for en stund.