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Intel Architecture Day 2020: Erste Infos zu Willow Cove, Tiger Lake und Xe-Grafikchips

13.08.2020 | 19:49 Uhr | Sebastian Schenzinger

Intel stellt auf dem Architecture Day 2020 seine 10nm-SuperFin-Technologie vor und spricht vom größten Performancesprung innerhalb eines Fertigungsprozess in der Firmengeschichte. Zudem gibt es erste Informationen zur Willow Cove Architektur der Desktop-Prozessoren, zur Tiger Lake SoC-Architektur für Mobilgeräte und den skalierbaren Xe-Grafikchips.

Auf dem Architecture Day 2020 verrät Intel erste Details über das optimierte 10nm-SuperFin-Fertigungsverfahren sowie die kommenden Architekturen Willow Cove, Tiger Lake SoC und die Xe Grafik-Chips. Der Leistungssprung durch neue 10nm-Fertigung soll dabei laut Intel so groß sein wie beim Wechsel zu einem kleineren Fertigungsprozess. Bei der Xe-Architektur soll es sich um skalierbare Grafikchips handeln, die Intel vom Einsteigersegment, über den Gaming-Sektor bis hin zum High-Performance-Computing-Bereich platzieren will.

10nm SuperFin Technology im Detail

Bereits in den Jahren 2012 bis 2015 wollte Intel ursprünglich mit " Cannon Lake " die ersten 10nm-Prozessoren auf den Markt bringen. Aufgrund von Fertigungsproblemen hat sich der Start jedoch bis 2018 verschoben und es ist bei einem einzigen Modell, dem Core i3-8121U für den Mobilbereich, geblieben. Ende 2019 veröffentlichte Intel " Ice Lake " als offiziellen Nachfolger, welcher große Veränderungen im Vergleich zu Skylake mit sich brachte. Dank des verkleinerten Fertigungsprozess in der Mikroarchitektur kommt Ice Lake im Mobilbereich zum Einsatz. Comet Lake-S , die 10. Generation der Desktop-Prozessoren, basiert dagegen nach wie vor auf der Skylake-Architektur und ist in 14nm gefertigt.

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Nach Jahren der Optimierung scheint Intel den 10nm-Fertigungsprozess jetzt aber endlich in den Griff bekommen zu haben. Der Hersteller selbst spricht davon, dass durch die Optimierungen des 10nm-Verfahrens ein solcher Leistungssprung erreicht werden konnte, der dem Wechsel zu einem kleineren Fertigungsprozess entspricht. Die 10nm-SuperFin-Technologie kombiniert dabei Intels optimierte FinFet-Transistoren mit MIM-Kondensatoren (Super Metal Insulator Metal). 

Eine Recheneinheit setzt sich aus einem Transistor und einem Kondensator zusammen. Der Transistor ist dabei für die Ladung des Kondensators zuständig, welche sich über ein Gate (Steuerelektrode) regeln lässt. Einfach gesagt können Sie sich ein Rohr mit einem Zufluss und einem Abfluss vorstellen und einer Steuerklappe in der Mitte. Die Regulierung, wie weit die Steuerklappe geöffnet ist, erfolgt dabei über die sogenannte Gate-Source-Spannung. Das bedeutet, je nach dem, welche Spannung am Gate anliegt, ist die Klappe unterschiedlich weit geöffnet. Dadurch lässt sich steuern, wie viel "Flüssigkeit" die Klappe passieren kann. In unserem konkreten Beispiel steuert die Gate-Source-Spannung den Kanalquerschnitt des Halbleiters und damit den Widerstand. Durch den Widerstand lässt sich wiederum die Stärke des elektrischen Stroms regulieren.

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Diesen Schaltungsprozess soll Intel auf viele Weisen optimiert haben, um für eine höhere Leistungsfähigkeit zu sorgen. Darunter fällt eine optimierte Epitaxie zur Bildung von kristallinen Strukturen am Ein- und Ausgang des Halbleiters, die für eine höhere Spannung und einen niedrigeren Widerstand sorgen, was zu einer höheren Stromstärke führt. Zudem gibt es einen zusätzlichen Gate Pitch, um höhere Stromstärken für bestimmte Chip-Funktionen zuzulassen, die die meiste Performance benötigen. Auch der Schaltvorgang des Gates selbst soll schneller vonstatten gehen, um die Spannung besser regulieren zu können. Außerdem soll sich die Kapazität der Kondensatoren durch neue "Hi-K" dielektrische Materialien um den Faktor fünf erhöhen, was zu einem geringeren Spannungsabfall führt.

Neuerungen der Willow Cove Architektur

Bei Willow Cove handelt es sich um die neue Mikroarchitektur von Intel und den Nachfolger von Sunny Cove, welche bei den "Ice Lake"-CPUs zum Einsatz kommt. Die Architektur setzt auf das optimierte 10nm-SuperFin-Fertigungsverfahren und soll somit für mehr Prozessorleistung mit höheren Taktraten und gesteigerter Energieeffizienz sorgen. Auch an der Cache-Architektur hat Intel gearbeitet und setzt jetzt auf einen 1,25 MB großen Multi Level Cell (MLC). Durch die Intel Control Flow Enforcement Technology soll die Sicherheit der Prozessoren steigen.

Tiger Lake als großer Schritt für den Mobilbereich

Tiger Lake ist der Name der nächsten Generation von Intels Mobilprozessoren, die auf die "Willow Cove"-Architktur und das 10nm-SuperFin-Fertigungsverfahren setzen. Tiger Lake befindet sich laut Intel bereits in der Produktion und wird an die OEM-Partner ausgeliefert. Mit ersten Produkten ist wohl zur nicht näher spezifizierten Ferienzeit zu rechnen. Tiger Lake kombiniert dabei die "Willow Cove"-Architektur mit der neuen Xe-LP-Grafik-Microarchitektur und soll dadurch für eine deutlich gesteigerte CPU-Performance, einen riesigen Sprung bei der Grafikleistung sowie Optimierungen bei der AI-Berechnungen sorgen und neue Anschlüsse mit sich bringen. Die Neuerung fasst Intel wie folgt zusammen: Deutliche Taktsteigerung durch 10nm-Prozess, neue Xe Grafikeinheit mit bis zu 96 Recheneinheiten und gesteigerter Energieeffizienz, optimierte Spannungsversorgung, die sich je nach anliegender Last selbst reguliert, doppelt so hoher Datendurchsatz mit bis zu 86 GB/s Speicherbandbreite bei LP4x-4267 (DDR4-3200) sowie nativer Unterstützung von Thunderbolt 4, USB4 und PCIe 4.0.

Alder Lake als Hybrid-Architektur

Mit Alder-Lake will Intel seine Hybrid-Architektur weiter ausbauen. Im Juni 2019 veröffentlichte Intel seine ersten Hybrid-Prozessoren, die nicht länger auf einen homogenen Aufbau setzen. Vor Lakefield verwendete Intel zwei Architekturen: die Core-Serie mit schnellen Rechenkernen und die Atom-Serie mit energieeffizienten Cores. Der Big-Little-Ansatz war davor bereits von den ARM-Prozessoren bekannt, die vor allem in Smartphones ihren Einsatz finden. Alder Lake als Nachfolger von Lakefield soll dabei die beiden Architekturen Golden Cove und Gracemont vereinen und dadurch für ein besseres Performace-pro-Watt-Verhältnis sorgen.

Erste Informationen zur lang erwarteten Xe Grafik-Architektur

Schon seit langem kursieren Gerüchte , dass Intel auf dem Grafikkartenmarkt mitmischen will. Mit der Xe-Grafikarchitektur, die in den unterschiedlichsten Bereichen zum Einsatz kommen soll, soll es jetzt wohl endlich so weit sein. 

Die Xe-Grafikkarten von Intel sollen in unterschiedlichen Leistungsklassen angeboten werden.
Vergrößern Die Xe-Grafikkarten von Intel sollen in unterschiedlichen Leistungsklassen angeboten werden.
© Intel

So handelt es sich bei der  Xe-LP (low power) Microarchitektur laut eigener Aussage um die energieeffizienteste Grafikeinheit für Desktop-PCs und den Mobilbereich von Intel. Die Grafikeinheit verfügt über bis zu 96 Recheneinheiten und beherrscht Funktionen wie Async Compute, View Instancing oder Sampler Feedback für Streamer. Zusätzlich will Intel die von AMD und Nvidia bereits bekannten Funktionen wie Instant Game Tuning, Bildschirm-Recording für Streamer und Image Sharpening einführen. Die Features sollen teil des Intel Graphics Command Center (IGCC) sein. 

Der Xe-HP hat laut Intel die Testphase in den Laboren erfolgreich absolviert. Dabei handelt es sich um den ersten skalierbaren Grafikchip, den Sie sich wie eine Multicore-GPU vorstellen können und der entweder aus einer, zwei oder vier Einheiten besteht. Eine Einheit soll dabei so leistungsfähig sein, dass sie zehn 4K-Videostreams mit 60 FPS gleichzeitig transkodieren kann. Xe-HP soll in Kürze den Software-Entwicklern über die Intel DevCloud zugänglich sein und nächstes Jahr auf den Markt kommen.

Für Gamer interessant ist vor allem der Xe-HPG . Die für Spiele optimierte Architektur soll sich dabei aus Xe-LP Blöcken zusammensetzen und ein gutes Performance-pro-Watt-Verhältnis bieten. Um die Kosten zu senken, setzt Intel auf GDDR6-Videospeicher. Die Intel Xe-HPG-Grafikkarten sollen außerdem hardwareseitig Raytracing unterstützen und im Laufe des Jahres 2021 erhältlich sein. 

Bereits nach der CES gab es erste Bilder der Intel DG1 zu sehen.
Vergrößern Bereits nach der CES gab es erste Bilder der Intel DG1 zu sehen.
© Intel

Bereits auf der CES Anfang des Jahres präsentierte Intel hinter geschlossenen Türen die erste diskrete GPU DG1 . Diese ist mittlerweile in Produktion gegangen und soll noch dieses Jahr ausgeliefert werden. Über die Intel DevCloud haben Early Access User ab heute Zugriff auf die DG1. Die DG1 basiert dabei auf der Xe-LP-Microarchitektur. 

Neue Xeon-Prozessoren für Datenzentren

Noch in diesem Jahr sollen die ersten skalierbaren Xeon Prozessoren auf Basis der 10nm-"Ice Lake"-Generation auf den Markt kommen und einen signifikanten Leistungszuwachs beim Datendurchsatz und in der Anwendungsleistung mit sich bringen. Die Prozessoren sollen Octa-Channel ECC-Speicher ansteuern können und PCIe 4.0 unterstützen. Parallel will Intel neue Produkte in den Bereichen Netzwerkspeicher und IoT (Internet of Things) einführen. Sapphire Rapids soll in der zweiten Hälfte 2021 der Nachfolger werden und auf das optimierte SuperFin-Fertigungsverfahren setzen. Zudem sollen die Prozessoren DDR5 Arbeitsspeicher, PCIe 5.0 und Compute Express Link 1.1 unterstützen. 

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