英特爾於 Intel Innovation 2023 上宣布，代號 Meteor Lake 的全新處理器即將於今年稍晚推出，其優越的性能及高效能將為 PC 產業帶來巨大的改變。Meteor Lake 的運算晶片塊率先採用 Intel 4 製程技術，成為英特爾歷來最具功耗效率的客戶端平台，也代表 40 年來最大的架構轉變，將為英特爾在 PC 產業未來十年的創新奠定基礎。
英特爾揭示新一代客戶端平台 Meteor Lake 架構
Meteor Lake 架構概覽
Meteor Lake 的分離式架構運用英特爾領先業界的 Foveros 3D 封裝技術連接四種獨特的晶片塊：
- 運算晶片塊：配備最新一代的 P-core 及 E-core，兩種核心皆採用全新的增強微架構。這款晶片塊採用英特爾的 Intel 4 製程，為功耗效率表現帶來重大提升。
- SoC 晶片塊：結合 Neural Processing Unit (NPU) 為 PC 帶來高效人工智慧，與 OpenVINO 等標準程式介面相容。英特爾更直接在 SoC 晶片塊上加入全新低功耗 E-core，適合低功耗負載，或進一步最佳化功耗效能表現。SoC 還結合 Wi-Fi 和藍牙功能，包含 Wi-Fi 6E、支援 8K HDR、AV1 編解碼器、HDMI 2.1 及 Display Port 2.1 等標準。
- GPU 晶片塊：將客戶端 SoC 與 Intel Arc 顯示架構結合，在整合型封裝中擁有獨立型的顯示效能。Meteor Lake 透過顯示晶片功耗效能方面的躍進，讓效能與前一代相比提升高達兩倍。
- IO 晶片塊：整合領先業界的 Thunderbolt 4 和 PCIe Gen 5.0。
英特爾新增了低功耗 E-core，為自 Alder Lake 首次發表 (第 12 代 Intel Core 處理器) 混合運算架構後的首次重大突破，全新 3D 混合架構晶片結合 P-core 和 E-core 為 PC 帶來英特爾史上最佳化的運算體驗。
新一代的 P-core 與 E-core
英特爾全新 Redwood cove 核心，相較於和第 12 代 Intel Core 處理器 (代號 Alder Lake) 推出的 Golden Cove 更加強大。包括同時多執行緒 (SMT) 效能增強的 IPC 改進，改善多執行緒 (MT) 工作負載；為每個核心中的快取和記憶增加頻寬；以及改進微架構。Meteor Lake 的 P-core 還具備增強 Thread Director 回饋特點。新功能皆具備有效能監控，能更進一步協助分析和除錯能力。
相較於前一代產品，Meteor Lake 的 E-core IPC 也有所提升，包含以處理器為基礎，增加 VNNI (Vector Neural Network Instructions) 來強化 AI 加速功能。對於期待以處理器體驗 AI 功能的客戶來說，新型 E-core 提供更佳的 AI 體驗。
Meteor Lake 驅動全新 AI 體驗
Meteor Lake 的分離式架構讓各種 AI 驅動的功能在效能及功耗間取得平衡：
- GPU 的並行運算和高吞吐量適用於多媒體中的 AI、3D 應用及渲染流程 (render pipeline) 的需求。
- NPU 為低功耗的專用 AI 引擎，適用於持續的 AI 運算。
- CPU 的高速反應適合輕量化、單一推論、低延遲的 AI 任務。
NPU 架構
藉由 Meteor Lake，英特爾首度將 NPU 整合進客戶端產品。NPU 提供低功耗、高品質的全新 PC 體驗。特別適用於要求高品質及高效率的運算工作，或以往礙於客戶端運算效能而必須在雲端執行的工作負載。
NPU 架構細節
- 主機接口及裝置管理：裝置管理區域支援 Microsoft 計算驅動程式模型 (MCDM) 的新型驅動模型，如此一來，Meteor Lake 的 NPU 即可以在安全的前提下提供 MCDM 最佳化支援；同時以記憶體管理單元 (MMU) 提供多情境隔離 (multi-context isolation)，並支援負載及電源排程，達到快速低功耗狀態轉換。
- 多引擎架構：NPU 是由兩個可分工合作也可獨立運作的神經運算引擎組成的多引擎架構。主要運算元件如下：
- 推論管線：在神經網路執行一般或高運算任務中，藉由最少資料移動及固定功能操作達到高效能運算的驅動核心。大部分資料頁 (Fact Sheet) 運算可在具備固定功能硬體、可支援標準神經網路操作的推論管線中完成。推論管線由 MAC 矩陣、一個啟動函數塊及一個資料轉換塊組成。
- SHAVE 數位訊號處理器 (SHAVE DSP)：專為 AI 設計，高度最佳化的 VLIW 數位訊號處理器。SHAVE 可與推論管線及 DMA 引擎在 NPU 中共同運作，完成異質運算，達到效能最大化。
- DMA 引擎：為求效能及效率最大化做最佳化資料轉移。
改變 PC 使用經驗
從 Meteor Lake 開始，英特爾將大量引入 AI 至 PC 系統，數億台 PC 即將開啟 AI PC 時代，而龐大的 x86 生態系則能夠提供廣泛的軟體模型及工具。
英特爾平台及系統技術
連接性
現今許多工作負載皆與邊緣端或雲端有關，因此良好的連接性對任何 PC 平台都至關重要。Meteor Lake 是首款支援 Wi-Fi 7、搭配低功耗音訊 (LE Audio) 的藍牙 5.4、Thunderbolt 4 的平台，以及只有在英特爾平台上才能享有的獨特創新功能如 Intel Connectivity Performance Suite 以及 Intel Unison。
全新亮點
- Wi-Fi 7
- 320 MHz頻寬，相較於Wi-Fi 6提升兩倍。
- 4096-QAM (4K QAM) 提供更高調變階數 (modulation order)，速度可接近 5.8 Gbps。
- 多重資源單位裁剪 (Multi-Resource Unit Puncturing) 可避開擁擠頻率，維持高傳輸速度。相較於 Wi-Fi 6 的 CCMP-128，Wi-Fi 7 配有支援 GCMP-256 加密的 WPA3 提供軍用等級安全防護。
- 多路連結運作 (Multi-Link Operation, MLO) 使 Wi-Fi 7 相較於 Wi-Fi 6 減少 60% 延遲及抖動。
- 藍牙 5.4
- 增強音樂和語音品質及配件體驗。
- 減少 50% 電力消耗，延長配件電池壽命。
- 加強耳機音源轉換至最新 Auracast 功能，例如將助聽器與筆記型電腦或聽覺輔助服務連結，支持最新的藍牙廣播功能。
- Intel Unison
- 透過延伸螢幕、通用控制及並行連接能力支援平板電腦。
- 藉由智慧運用所有可供使用的互連技術，達成更加穩固的連接最佳化。
- 跨裝置及操作系統的多重裝置體驗。
- Intel Connectivity Performance Suite (ICPS)
- 藉由與 Wi-Fi 7 緊密整合，快速切換 Wi-Fi。
- 更細緻的計分，來加強存取點連接性 (access point scoring)。
- 優先順序，頻寬和關鍵配置等 IT 控制。
- Thunderbolt 4
- Thunderbolt 儲存裝置速度提升 25%。
- 更智慧的分配 2 個高解析度顯示器頻寬 。
系統技術
Meteor Lake 在 6 大重點技術領域皆有所提升，包含使用者體驗、產品外型、小型輕薄、用料最佳化、永續性以及安靜和高效率散熱。
散熱佳、安靜、高性能
- 空氣對流：英特爾專利混合高壓 (Hybrid Hyperbaric) 對流架構搭配雙出口高效靜音風扇最多可減少 12% 表面溫度及風扇噪音、35% 額外的熱空間。
- 均溫板：英特爾專利低成本均溫板利用簡單製程達到更薄的設計，且無需妥協性能。
- 智慧風扇轉速控制：環境感知及系統校正風扇轉速，減少噪音。
- Intel 能效最佳化工具：AI 判斷工作負載，動態切換最適合的效能模式。
永續性
- 對英特爾來說，一款裝置的碳足跡並非止於晶片。英特爾在完整的 PC 生命週期從製造、運作到結束皆致力實踐永續。
- PC 生命週期內的永續時機：
- 永續包裝： 設計環境友善的包裝是複雜且多面向的流程。
- 永續平台：在參考設計中盡可能達成低碳排，例如縮小主機板和顯示器、使用非衝突礦物等。
- 能源效率：在裝置使用期間，全程使用例如能源最佳化、自潔風扇、使用者在場節能模式 (user presence-based power saving) 等低耗能及節能功能。
- 端到端管理能力：使平台服務能跨裝置記錄耗損，確保回收再利用。
