英特爾酷睿Ultra有哪些黑科技何以成爲AI PC的基石？

作爲AI PC的基石，酷睿Ultra在架構方面的變化可以說是史詩級的，堪稱英特爾40年來之最。NPU神經網絡處理單元是英特爾面對AI浪潮所做的特殊設計，爲未來10年的PC創新奠定了基礎。從Meteor Lake開始，英特爾已經準備好引領此次PC轉型，邁向全新的AI PC時代。

2023年12月15日，英特爾在北京舉辦以“AI 無處不在，創芯無所不及”爲主題的2023英特爾新品發佈會暨AI技術創新派對，英特爾酷睿Ultra處理器正式發佈，也就是代號爲Meteor Lake的全新一代產品。

首先說明一下，從Meteor Lake開始，英特爾的處理器命名規則發生了重大變化，原有酷睿品牌拆分爲針對旗艦級的全新英特爾酷睿Ultra以及針對主流級產品的英特爾酷睿處理器品牌，這次發佈的正是酷睿Ultr，a也就是正統的第一代酷睿Ultra。

本次發佈的酷睿Ultra系列處理器共有8款，包括4款U系列和4款H系列，最高16核心22線程的酷睿Ultra 7 165H的最大功耗可以達到64瓦（PL1），明年還會有最高運行頻率高達5.1GHz的Ultra 9 185H推出，最大功耗來到115瓦。

作爲AI PC的基石，酷睿Ultra在架構方面的變化可以說是史詩級的，堪稱英特爾40年來之最。概括起來可以從下面三個方面講。

首先是製程，這是英特爾首個基於Intel 4製程工藝打造的處理器平臺，Intel 4是英特爾“四年五製程節點”的關鍵一環，Intel 4的量產標誌着順利導入了EUV，也就是極紫外光刻。

因此晶體管密度得以提升2倍，同時Intel 4優化了CPU高性能邏輯庫，較於Intel 7製程工藝的408nm高性能庫高度，Intel 4的240nm達到了2倍的邏輯庫面積縮減。因此從工藝角度講，Intel 4相比Intel 7就實現了20%的能效提升。

第二個是創新的分離式模塊架構，實現了更靈活的平臺設計。這裏引入一個Tile（片）的概念，整個芯片由計算模塊（Compute Tile）、SoC模塊（SoC Tile）、圖形模塊（GPU Tile）以及IO模塊（IO Tile）組成。全新設計的SoC模塊（低功耗島，Low Power Island）是Meteor Lake裏的重點，裏面有全新的低功耗能效核心，這相當於一個低功耗的迷你CPU，進一步優化節能與性能間的平衡。此外這裏還集成了內存控制器、媒體計算單元、視頻編碼器以及NPU神經網絡加速單元。

低功耗能效核的加入，加上計算單元裏本來的性能核心（Redwood Cove）和能效核（Crestmont）的組合，就組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高性能混合架構，一同帶來了英特爾迄今爲止優化程度最高的計算體驗。通過這種巧妙地組合，Meteor Lake也成了英特爾歷史上能效最高的客戶端平臺。

在SPECrate 2017中，與高通8cx Gen3、蘋果M3、銳龍7840U以及英特爾i7-1370P相比的話，酷睿Ultra 7 165H在28瓦的功耗下，擁有更強的性能表現。相比i7-1370P可以降低25%的功耗。

GPU模塊的變化也非常大，新的集成顯卡採用銳炫獨顯級的Xe LPG架構，性能提升幅度達到上代兩倍，全面支持DX12 Ultimate功能集，包括硬件光線追蹤、XeSS超級採樣。這意味着在筆記本上，你可以使用集成顯卡去玩《CS2》《逆水寒》甚至是《賽博朋克2077遊戲》，獲得60FPS以上的流暢幀率，獨顯不再是必選項。

這麼多模塊，如何才能高效封裝在一起？Foveros 3D封裝技術就該出場了，以往這個封裝技術多是用在服務器端，或者是應用於高密度計算的GPU端以及FPGA上。Meteor Lake是英特爾首次大規模採用新的Foveros先進封裝技術用於消費市場產品。

不同於以往的2D封裝，3D封裝你可以理解爲建一棟大樓，相比基於基板的連接，具有更好的疊加性以及更高的密度，在芯片內實現極低功耗和高密度的晶片連接。同時，模塊化設計可以降低單個晶片大小，相同晶圓可以獲得更多的晶片，提升每塊晶圓獲得芯片的數量，加速定製和上市。在Meteor Lake上使用3D封裝技術，標誌着英特爾開始由完整統一的芯片設計全面轉向模塊化設計，這將會影響到未來數代CPU的架構設計。

第三個也是重頭戲，就是AI。SoC模塊裏的NPU神經網絡處理單元是英特爾面對AI浪潮所做的特殊設計，爲未來10年的PC創新奠定了基礎。因爲未來的數字世界必將與AI深度綁定。

如今AI的使用場景已經向邊緣和端側轉移，AI PC的應用場景和需求突飛猛進。大語言模型對話以及文生圖、圖生圖到文生視頻等AIGC場景，對PC算力的需求也在不斷增加。NPU的加入最明顯的效果就是大大加速了生成式AI的本地運行能力，爲高能效AI PC作出了進一步創新。同時NPU爲持續的AI負載帶來高能低耗的表現，這對於長時間運行的AI加速應用非常重要，同時可以極大降低CPU和GPU的使用，讓輕薄本能夠具有更好的電池續航。

除了NPU，低延遲高響應速度的CPU和高性能和高吞吐量的GPU也負擔起了部分AI算力需求，NPU、CPU和GPU相互協作，加上NPU總算力達到了34TOPS，共同爲PC上的AI應用加速。

NPU還使用了兼容OpenVINO等標準化程序接口，便於AI的開發及應用普及。英特爾已經啓動AI加速計劃，宣佈與100家ISV軟件廠商進行合作，定製超過300個功能。例如英特爾與剪映一起優化了用戶高頻使用的“智能摳像”功能，在酷睿Ultra平臺上處理視頻素材時可實現明顯降低功耗與耗時，獲得更流暢的剪輯體驗。