همه‌چیز درباره میتیور لیک؛ انقلاب اینتل در پردازنده‌های لپ‌تاپ با کاشی‌ها!

درحالی که طی ماه‌های گذشته به‌صورت جسته و گریخته، اطلاعاتی در مورد پردازنده‌های موبایل سری میتیور لیک اینتل به دستمان می‌رسید، رویداد Innovation اینتل در سن‌خوزه، فرصتی بود تا اطلاعات دقیق‌تری در مورد CPU-های مورد انتظار به دست بیاوریم. به‌نظر می‌رسد اینتل با دست پر وارد نسل جدید پردازنده‌های موبایل برای کاربری عموم شده است؛ تغییراتی که نه‌تنها انقلابی هستند، بلکه خط مشی محصولات آتی این شرکت را نیز تعیین می‌کنند.

بر‌اساس گزارش انندتک، میتیور لیک خانواده‌ی پردازنده‌های نسل ۱۴ لپ‌تاپ اینتل است و ماه‌ها پس از رپتور لیک رفرش (خانواده‌ی نسل ۱۴ دسکتاپ) رونمایی می‌شود؛ درحالی‌که رپتور لیک رفرش به‌روزرسانی نسلی نسبتاً سطحی و کم‌رنگی به‌حساب می‌آید، Meteor Lake حرف‌های زیادی برای گفتن دارد. اینتل می‌گوید میتیور لیک، بزرگ‌ترین تغییر معماری در ‌SoC-های تجاری این شرکت طی ۴۰ سال گذشته را دربر دارد. فعلاً مشخص نیست قیمت CPU میتیور لیک چقدر روی قیمت لپ تاپ اثر می‌گذارد.

پردازنده‌های Meteor Lake از چند جهت انقلابی به‌حساب می‌آیند. در وهله‌ی اول، اینتل بالاخره از لیتوگرافی ۱۰ نانومتری‌اش (Intel 7) دل بریده و بهره‌برداری از خط ۷ نانومتری (Intel 4) را آغاز کرده است. به‌علاوه، نسل جدید پردازنده‌های مخصوص کاربری عمومی در سیستم‌های موبایل، برای اولین بار از معماری چیپلت‌های مجزا استفاده می‌کند تا سرآغازی برای تغییر معماری CPU-های تجاری این شرکت باشد. شرکت‌های کوالکام و AMD پیش‌تر سراغ طراحی تراشه برمبنای تکنیک چیپلت رفته بودند.

اینتل می‌گوید که باوجود تمام تغییرات، پیشرفت قابل توجهی را در پردازنده‌های موبایل این شرکت خواهیم دید. با بهره‌گیری از تراشه‌ی مبتنی بر چیپلت، مصرف انرژی پردازنده‌های میتیور لیک کاهش قابل توجهی پیدا می‌کند که در نهایت به بهبود شارژدهی در لپ‌تاپ‌ها منجر خواهد شد. یکی از ضعف‌های مهم لپ‌تاپ‌های ویندوزی درمقایسه‌با مک بوک، شارژدهی آن‌ها به‌حساب می‌آید.

درحالی که در صنعت الکترونیک، استفاده از واژه‌ی «چیپلت» برای تکنیک تفکیک ماژول‌های روی تراشه کاملا متداول است،‌ اینتل ترجیح می‌دهد معماری‌اش را «کاشی‌کاری شده» بنامد؛ البته که در عمل تفاوت چندانی بین دو اصطلاح وجود ندارد؛ اما اینتل می‌گوید که «پردازنده‌ی کاشی‌کاری شده» به تراشه‌ای اطلاق می‌شود که از بسته‌بندی یا پکیجینگ پیشرفته استفاده می‌کند؛ تکنیکی که امکان ارتباط موازی بین بخش‌های مختلف تراشه را ممکن می‌سازد تا هم عملکرد را نسبت به ارتباط سریال در تکنیک‌های پکیجینگ متداول افزایش دهد و هم به مصرف انرژی کمتر بینجامد.

سری میتیور لیک، اولین پردازنده‌های موبایل با کاربری عمومی اینتل به‌حساب می‌آید که عملکرد پردازنده‌های مدرن را در قالب چهار کاشی فعال، روی یک بخش غیرفعال یا پسیو به‌انجام می‌رساند: بخش محاسبات (CPU)، بخش گرافیک (GPU)، SoC و بخش ورودی/خروجی (I/O)، کاشی‌های فعال هستند که روی بلوک Foveros 3D اینتل قرار دارند. درواقع ارتباط بین کاشی‌های مختلف از طریق همین بستر Foveros 3D برقرار می‌شود و پُشته‌شدن سه‌بعدی کاشی‌ها روی یکدیگر، معایب تکنیک سنتی دو بعدی را مرتفع می‌سازد.

تمام کاشی‌های فعال را اینتل بر مبنای ریزمعماری‌های خودش طراحی کرده است؛ اما تنها کاشی CPU (محاسبات) با لیتوگرافی ۷ نانومتر اینتل تولید می‌شود و فرآیند ساخت سه بخش دیگر، با نودهای TSMC انجام خواهد شد. جزئيات لیتوگرافی‌های مورد استفاده در تولید تراشه‌های میتیور لیک را مشاهده می‌کنید.

اینتل برای تولید بخش محاسبات، از لیتوگرافی Intel 4 یا همان نود ۷ نانومتری‌اش استفاده می‌کند و می‌گوید که با این پروسه‌ی ساخت می‌تواند ملزومات مورد نیاز برای ساخت یک CPU-ی پرقدرت را بهتر فراهم کند. به‌علاوه براساس ادعاهای قبلی اینتل، با لیتوگرافی Intel 4، حدود ۲۰ درصد در مصرف توان تراشه صرفه‌جویی می‌شود.

به‌منظور تخصیص بهینه‌تر بار پردازشی در تراشه و مدیریت مصرف توان، اینتل از Thread Director استفاده می‌کند تا در زمان پردازش‌های سبک، هسته‌های CPU درگیر نشوند و وظایف پردازشی به ماژول SoC و هسته‌های کم‌مصرف تعبیه‌شده در آن محول شود. در بخش مرتبط با SoC در این مورد صحبت خواهیم کرد.

کاشی گرافیک در تراشه‌ی میتیور لیک، با لیتوگرافی ۵ نانومتری TSMC تولید می‌شود و از معماری Xe-LP اینتل استفاده می‌کند که بسیاری از قابلیت‌های موجود در معماری Xe-HPG اینتل (به‌کار رفته در کارت‌های گرافیک مجزا) را شامل می‌شود.

اینتل ادعا می‌کند که عملکرد و عملکرد-به‌ازای-توان برای بخش گرافیک نسبت به نسل قبل دوبرابر شده است. نکته‌ی مهم و قابل ذکر دیگر در مورد معماری بخش گرافیک، جدا شدن موتور Xe Media و موتور Xe Display از موتور اصلی GPU و انتقال آن‌ها به کاشی SoC به‌حساب می‌آید. با چنین چینشی، مصرف توان در سناریوهای مختلف بهبود قابل توجهی پیدا می‌کند.

پردازنده‌های میتیور لیک از فناوری XeSS اینتل نیز پشتیبانی می‌کنند. این فناوری که عملکرد مشابه DLSS و FSR دارد، نرخ فریم بازی‌ها را ارتقا می‌دهد. اولین‌باری است که فناوری XeSS وارد گرافیک‌های مجتمع می‌شود.

گرافیک مذکور در تمامی پردازنده‌های میتیور لیک استفاده نخواهد شد؛ اما همه‌ی این پردازنده‌ها تراشه‌ی هوش مصنوهی خواهند داشت. به‌گفته‌ی اینتل، NPU جدید باعث بهبود عملکرد سیستم در ابزارهای هوش مصنوعی مثل Stable Diffusion می‌شود.

برای تولید کاشی SoC در تراشه‌های میتیور لیک، از فرآیند ساخت ۶ نانومتری TSMC استفاده می‌شود. بخش مذکور درواقع نقش واحد ارتباطی را بین سایر ماژول‌های تراشه به‌عهده دارد و مهم‌ترین ویژگی آن، توان مصرفی کم به‌حساب می‌آید. اینتل ماژول SoC را Low Power Island یا «جزیره‌ی کم‌مصرف» نام نهاده است.

در دل کاشی SoC، نوع جدیدی از هسته‌های کم‌مصرف تعبیه شده است. هدف از طراحی هسته‌های مذکور، برداشته‌شدن بار پردازشی سبک از روی ماژول نسبتا پرمصرف‌تر محاسبات خواهد بود. درواقع عملیاتی که نیاز به قدرت پردازشی هسته‌های CPU ندارند، به هسته‌های کم‌مصرف SoC واگذار خواهند شد.

اینتل اولین ماژول پردازش عصبی (NPU) خود را نیز وارد مجموعه‌ی پردازنده کرده است. NPU در کاشی SoC جای می‌گیرد و پردازنده می‌تواند به‌صورت on-chip یا مجتمع، قابلیت‌های مبتنی بر هوش مصنوعی را در اختیار بگذارد. اینتل با افزودن ماژول مذکور، راه را برای برنامه‌های آینده در حوزه‌ی پردازش‌های مربوط به هوش مصنوعی، هموارتر خواهد کرد.

همان‌طور که در بخش گرافیک نیز اشاره کردیم، موتورهای Xe Media و Xe Display از بخش گرافیک، به ماژول SoC منتقل شده‌اند تا توان مصرفی کل تراشه، به‌صورت بهینه بین ماژول‌های مختلف تقسیم شود و موتور اصلی (و پر مصرف) گرافیک در ماژول GPU، درگیر برخی از پردازش‌ها نباشد. در موتور Xe Media، دو عدد کدک چند فرمتی (MFX) قرار گرفته است که مسئول وظایف مرتبط با دیکد و انکد هستند. موتور Xe Display نیز مسئول پشتیبانی از استانداردهای مربوط به نمایش تصاویر (مثل HDMI 2.1 و eDP1.4) خواهد بود. ضمنا کاشی SoC می‌تواند تا بلوتوث ۵٫۴ و وای‌فای ۷ را نیز پشتیبانی کند.

کوچک‌ترین کاشی میتیور لیک، بخش I/O به‌حساب می‌آید که در اصل برای در اختیار گذاشتن اتصالات اضافی طراحی شده است و با لیتوگرافی ۶ نانومتری TSMC تولید می‌شود. قابلیت‌هایی که بخش I/O در اختیار قرار می‌دهد، به دو موضوع وابسته خواهد بود: نیاز شرکت‌ها و درجه‌بندی پردازنده. اتصالاتی مثل تاندربولت ۴ یا PCIe Gen 5 از طریق همین کاشی در اختیار قرار می‌گیرند. بخش I/O مقیاس‌پذیر خواهد بود؛ به‌این‌معنی که اینتل براساس درجه‌بندی پردازنده و کاربری آن، کاشی I/O را در ابعاد مختلف طراحی خواهد کرد.

با تمام اطلاعاتی که در حال حاضر از میتیور لیک به دست آورده‌ایم، این‌طور به نظر می‌رسد که استراتژی استفاده از لیتوگرافی Intel 4 و معماری مبتنی بر چیپلت، می‌تواند نمایشی از دستاوردهای اینتل در راه رسیدن به بهینگی مصرف توان در تراشه‌های موبایل باشد. باوجود بستر Foveros در تراشه‌های جدید، اینتل می‌تواند هرگونه تغییر در کاشی‌ها یا همان چیپلت‌ها را بسته به نیاز اعمال کند.

درواقع Foveros این امکان را به اینتل می‌دهد که به‌راحتی تکنولوژی‌های جدید را وارد تراشه کند، از هسته‌های سریع‌تر استفاده کند، پردازنده‌های گرافیکی جدید را در تراشه‌هایش به‌کار بگیرد و از لیتوگرافی‌های متفاوت در ساخت کاشی‌های روی تراشه استفاده کند.

اینتل می‌گوید که میتیور لیک ۱۴ دسامبر ۲۰۲۳ (۲۳ آذر ۱۴۰۲) عرضه می‌شود. درحالی که فعلا دانسته‌هایمان در مورد مشخصات فنی تراشه‌های میتیور لیک، به آمار و ارقام محدود اینتل،‌ خلاصه می‌شود، باید تا زمان عرضه‌ی لپ‌تاپ‌ها و اولترابوک‌های مبتنی بر Meteor Lake منتظر باشیم تا ببینیم در رقابتی که بیشترین عملکرد به‌ازای کمترین توان مصرفی حرف اول را می‌زند، آیا انقلاب اینتل می‌تواند به آن‌ها در جنگ با اپل سیلیکون کمک کند یا خیر.