هر آنچه در مورد پردازنده‌های هیبریدی Lakefield اینتل می‌دانیم

هر اندازه پردازنده‌های اینتل در سال‌های گذشته بازار لپ‌تاپ‌ها را بیش از گذشته به سیطره‌ی خود در آوردند، این محصولات بیش از گذشته در معرض رقابت با محصولات شرکت‌های دیگر نظیر کوالکام و AMD قرار گرفتند. اینتل برای پیروزی در این آوردگاه، اصول طراحی خاصی را در تراشه‌های خود اتخاذ کرده است. این شرکت با توسعه‌ی پردازنده‌های Lakefield با طراحی هسته‌های CPU هیبریدی، کوشیده است تا تحولی در دستگاه‌های محاسباتی قابل حمل به وجود آورد. در این رابطه اینتل هسته‌ی پردازنده‌ی بزرگی را با سطح عملکرد بالا با هسته‌های پربازده و کم‌مصرف ترکیب می‌کند و محصول نهایی، پردازنده‌هایی با سطح عملکرد و توان مصرفی متوازن خواهد بود.در نهایت کاربران در زمان نیاز به هر یک از این دو ویژگی دسترسی جداگانه دارند.

سه سال قبل، ویلفرد گومز، مهندس جوان اینتل و همکارانش تصمیم به بازنگری اساسی در آینده‌ی پردازنده‌های اینتل گرفتند. این تیم که به‌تازگی کار تحقیقی خود را روی ساخت پردازنده‌هایی با کارایی بالا و توان مصرفی کم به اتمام رسانده بود، می‌دانست که نیل به هر دو هدف مستلزم یک طراحی فشرده‌تر و تغییر مرزهای ابعادی تراشه‌های اینتل است. اما مسیر همیشگی برای ساخت تراشه‌های فشرده‌تر رفته‌رفته از نتایج دلخواه و مورد انتظار خود دور می‌شد. تبعیت از قانون مور نیازمند سنجش‌ها و هزینه‌کردهای چشمگیر بود. این شد که تیم مهندسان اینتل تصمیم گرفت، روش ساخت متفاوتی را در پیش گیرد. این روش ساخت متفاوت که فناوری تجمیع سه‌بعدی Foveros نام‌گذاری شد، دربرگیرنده‌ی چیدمان و انباشت چندین تراشه‌ی منطقی شامل تراشه‌‌های حافظه‌ی DRAM روی یکدیگر بود. تا پیش از این، اجزای مختلف تراشه‌های SoC اینتل نظیر هسته‌های پردازنده، تراشه‌ی گرافیکی، منابع I/O و حافظه‌ی یکپارچه در یک چینش دوبعدی و روی یک Die واحد مستقر می‌شد. حتی اینتل پیش‌تر در ساخت پردازنده‌های Kaby Lake G در یک چیدمان دو بعدی روی یک زیرلایه‌ی اینترپوزر، هسته‌های محاسباتی خود را همراه‌با تراشه‌ی گرافیکی AMD مستقر کرده بود. اما اینک قرار است اجزای مختلف SoC بر لایه‌های مختلفی سوار شوند و با اشغال کمترین فضای ممکن، بیشترین منابع ممکن در قالب یک تراشه پدیدار شود. ماحصل چنین چیدمانی، پردازنده‌های تحول‌آفرین لیک فیلد بود که در رویداد CES معرفی شد؛ پردازنده‌هایی که متناسب و درخور دستگاه‌هایی است که تا پیش از آن هرگز وجود نداشته است.

البته ایده‌ی Foveros یک شبه تبدیل به محصول نهایی نشد. یک سال بعد، گومز به همراه راجیش کومار و مارک بور، دو همکار دیگر وی، ایده‌ی تجمیع سه‌بعدی اجزای پردازنده را روی میز کار مدیرعامل به‌تازگی استخدام‌شده‌ی اینتل، مورثی رنداچینتالا گذاشتند. رنداچینتالا به آن‌ها گفت اگر چنین کاری عملی شود،‌ مسیر آینده پیشروی شرکت دگرگون خواهد شد. در شرایطی که عرضه‌ی پردازنده‌های ۱۰ نانومتری اینتل برای چندین بار به تأخیر افتاده بود و برنامه‌های این شرکت طبق انتظار پیش نمی‌رفت، فضایی برای AMD، رقیب دیرینه پیدا شد که با ارائه‌ی تراشه‌های نسل سوم رایزن با معماری مدرن Zen 2، سطح عملکرد فوق‌العاده و برچسب‌های قیمتی جذاب بتواند در بازار پردازنده‌های دسکتاپ عرض اندامی بکند.

در یک کلام می‌توان گفت که Lakefield متفاوت با هر چیزی است که اینتل تا به امروز ساخته است. لایه‌ی Die محاسباتی شامل یک هسته‌‌ی بزرگ (Big Core) بسیار قدرتمند با سطح عملکرد بالا است که با معماری ویژه‌ای به نام Sunny Cove ساخت می‌شود. اینتل در کنار این هسته از چهار هسته‌ی کوچک‌تر Tremont Atom با بازدهی توانی بالا استفاده می‌کند. کنترلر حافظه و کش L2 در این لایه مستقر می‌شوند. پردازنده در نهایت با فناوری تجمیع سه‌بعدی Foveros شکل می‌گیرد؛ بدین ترتیب که لایه‌های حافظه‌ی DRAM از نوع LPDDR4 به‌صورت پکیج روی پکیج (POP) روی Die محاسباتی قرار گرفته‌ و این لایه خود روی Die مبنا (Base) دربرگیرنده‌ی اجزای ورودی/خروجی (I/O)، کش سیستم و دیگر منابع ارتباطی و کنترلرها مستقر می‌شود.

این طراحی افزایش بازدهی و نهایت بهره‌برداری از فضای فیزیکی را هدف گرفته و باعث می‌شود که پردازنده‌ی قدرتمندی با حداقل ابعاد و بازدهی زیاد و تولید حرارت کم را بتوان در قالب دستگاهی کوچک جای داد که نیازمند قدرت و بازدهی بیشتری است. عدم نیاز به فضای اضافی برای تعبیه‌ی رم باعث شده که اینتل بتواند این تراشه را بر کوچک‌ترین مادربرد دنیا مستقر کند و در CES به معرض نمایش درآورد.

تمرکز عمده در ساخت پردازنده‌های لیک فیلد بر بهره‌وری توانی و لذا عمر بیشتر باتری دستگاه‌های مجهز به آن است، در عین حال این تراشه‌ها از توان پردازش قابل‌توجهی نیز برخوردار هستند. اینتل در کنار هسته‌های پربازده و توانای Tremont، یک هسته‌ی بزرگ با کارایی بالا و برخوردار از معماری Sunny Cove را به Die محاسباتی اضافه کرده است. Sunny Cove همان معماری تحسین‌برانگیزی است که اینتل در موج اول تراشه‌های ۱۰ نانومتری خود با نام Ice Lake از آن استفاده کرده است. تراشه‌هایی که در عین قدرتمندی، بهره‌وری توانی چشمگیری را ارائه می‌کنند. اینتل پیش از این مدعی شده که لیک فیلد در حالی سطح عملکرد قابل مقایسه‌ای با پردازنده‌های میان‌رده‌ی لپ‌تاپ دارد که میزان مصرف توان آن بسیار کمتر است. این ویژگی، کیمیای نایابی در پردازنده‌های امروزی است که در یک زمان قدرتی بیشتر و مصرفی کمتر را ارائه می‌دهد.

هسته‌های گرافیکی نسل یازدهم اینتل با ۶۴ واحد اجرایی نسبت به تراشه‌ی گرافیکی نسل نهم Intel UHD پیشرفت چشمگیری داشته‌اند و باوجود اندازه‌ی کوچک‌تر خود می‌توانند پردازنده‌های لیک فیلد را به میزان قابل قبولی قادر به رندر صحنه‌های پیچیده‌ی سه‌بعدی و رمزگشایی ویدئو‌ها سازند. البته این هسته‌های گرافیکی از نظر سطح عملکرد کماکان در رده‌ای پایین‌تری از تراشه‌های گرافیکی Intel Xe قرار می‌گیرد که در انتظار عرضه‌ی آن هستیم.

اگرچه سطح عملکرد یک پردازنده از اهمیت زیادی برخوردار است، اما آنچه که یک تراشه‌ی چندهسته‌ای را شایسته‌ی حضور در فضای تجهیزات قابل حمل می‌کند، میزان بازدهی توانی آن پردازنده است. لیک فیلد مدعی بهره‌وری توانی درخورِ چنین دستگاه‌هایی است. در اسلاید‌هایی که اینتل در سال جاری در مورد پردازنده‌های لیک فیلد به نمایش گذاشت، مدعی شد که این پردازنده‌های تحول‌آفرین در مقایسه با پردازنده‌های موبایل Amber Lake در حالت فعال مصرف توانی بین ۱.۵ تا ۲ برابر کمتر دارند. توان طراحی حرارتی واقعی این تراشه‌ها، آنطور که از نقشه‌ی راه اینتل بر می‌آید، بین ۳ تا ۵ وات است؛ گرچه گمانه‌هایی بین ۵ تا ۷ وات نیز در مورد آن‌ها وجود دارد. میزان توان مصرفی این پردازنده‌های هیبریدی هر عددی باشد، اینتل مدعی است که عمر باتری لوازم مجهز به آن در حال کار به ۲۵ ساعت و در حالت استندبای به یک ماه می‌رسد.

اینتل پردازنده‌های Lakefield را در رویداد CES ژانویه‌ی ۲۰۱۹ معرفی کرد. تاکنون زمان عرضه‌ی قطعی این پردازنده‌ها مشخص نشده است، اما نشانه‌هایی از عرضه‌ی زودهنگام این محصولات به چشم می‌خورد.

اینتل قصد دارد محصولات ۱۰ نانومتری خود را تا پایان امسال روانه‌ی بازار کند. به احتمال زیاد، لپ‌تاپ‌های مجهز به پردازنده‌های Ice Lake این شرکت نظیر Dell XPS 13 در این بازه‌ی زمانی در قفسه‌های فروشگاه‌ها دیده خواهد شد. معماری Sunny Cove که در ساخت هسته‌های پردازنده Ice Lake مورد استفاده قرار گرفته، در توسعه‌ی پردازنده‌های Lakefield نیز خودی نشان خواهد داد. به هر حال با توجه به نزدیک بودن زمان عرضه‌ی پردازنده‌های ۱۰ نانومتری آیس لیک، بعید است تراشه‌های هیبریدی لیک‌فیلد با اختلاف زمانی زیادی به دست مصرف‌کنندگان برسند.

در بحث قیمت‌گذاری این تراشه‌ها نیز اطلاعات چندانی وجود ندارد؛ اما آنچه از طراحی Lakefield قابل استنباط است، آن است که تراشه‌ی نام‌برده با پردازنده‌ی 8cx کوالکام رقابت می‌کند؛ تراشه‌ای که عمر باتری طولانی و عملکرد تحسین‌برانگیز آن مورد توجه تحلیلگران سخت‌افزار قرار گرفته است. با توجه به اینکه اولین لپ‌تاپ مجهز به تراشه‌ی اسنپدراگون 8cx یعنی محصول گلکسی بوک اس سامسونگ قرار است ماه سپتامبر با قیمت ۹۹۹ دلار عرضه شود، انتظار می‌رود که سیستم‌های مجهز به پردازنده لیک فیلد برای رقابت با پردازنده‌ی اسنپدراگون در این رده‌ی قیمتی عرضه شوند.