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近年来改变最大的一代：英特尔Meteor Lake处理器架构解析

發(fā)布時(shí)間：2025-08-02 03:27:29 來源：奉天承運(yùn)網(wǎng) 作者：休閑

英特爾酷睿處理器系列可以說是十幾年來最為成功的處理器之一，憑借著出色的架構(gòu)為英特爾的開疆拓土立下了汗馬功勞。不過畢竟是十幾年前的總體設(shè)計(jì)，英特爾傳統(tǒng)的酷睿處理器已經(jīng)不能滿足如今的算力需求，尤其是從去年下半年開始的AI狂潮讓整個(gè)行業(yè)都被深深地震撼，其中也包括這家藍(lán)色巨人。

作為半導(dǎo)體巨頭的英特爾自然是不會(huì)放過這一輪的AI浪潮，在CPU發(fā)展的十字路口上推出了Meteor Lake處理器，不但徹底改變了CPU的設(shè)計(jì)思路，同時(shí)也將分離式模塊帶入其中，更為重要的是，英特爾這一次內(nèi)置了NPU AI引擎，讓AI協(xié)助處理器，讓計(jì)算事半功倍?？梢哉fMeteor Lake處理器的出現(xiàn)讓整個(gè)行業(yè)煥然一新。我們也提前了解到了Meteor Lake處理器的架構(gòu)，在這里我們?yōu)榇蠹規(guī)鞰eteor Lake處理器的解析，看看這顆引領(lǐng)CPU未來方向的先驅(qū)有什么特別的黑科技。

分離式模塊與Forveros封裝：讓CPU跟搭積木一樣

對(duì)于Meteor Lake來說，最重要的改變就是采用了全新的分離式模塊。過去英特爾在設(shè)計(jì)CPU的時(shí)候，則是按照整體進(jìn)行設(shè)計(jì)，包括P核、E核、GPU等，在一個(gè)CPU內(nèi)放置不同的計(jì)算單元。而到了Meteor Lake處理器，設(shè)計(jì)思路則完全變化，由英特爾提供CPU的基底，并在這個(gè)基底上放置不同的計(jì)算單元，而各自的計(jì)算單元實(shí)際上相互獨(dú)立，通過基底的總線進(jìn)行數(shù)據(jù)通信和交換。

如今的Meteor Lake將會(huì)分為四個(gè)模塊，包括性能核、能效核、I/O核以及圖形核。其中性能核相信大家都十分地熟悉，英特爾將P核放置其中，從而讓其從事繁瑣復(fù)雜的高性能計(jì)算任務(wù)，這部分跟以往的CPU還是一樣的。

不過在能效核上，英特爾就做了比較大的改變，除了E核之外，還加入了人工智能的加速引擎也就是NPU，另外包括WiFi連接模塊以及編碼器等媒體處理模塊也放在了這里，英特爾表示你甚至可以讓能效核看作是一款迷你CPU，換句話說就類似于手機(jī)中的基帶。

除此之外考慮到目前核顯性能提速幅度越來越大，英特爾也單獨(dú)為圖形處理器設(shè)置了一個(gè)圖形核，從事圖形的渲染，并且英特爾這一次還額外增加了I/O模塊，專門負(fù)責(zé)PCIe以及雷電5等高速接口的連接和溝通，英特爾表示這種設(shè)計(jì)帶來的優(yōu)勢(shì)就是讓配置更加地靈活。

英特爾官方對(duì)CPU這樣的布局也進(jìn)行了解釋，表示未來的CPU應(yīng)該朝著更高的性能以及更低的功耗發(fā)展，因此英特爾的設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)對(duì)Meteor Lake進(jìn)行徹底的更新，包括對(duì)計(jì)算的密集型IP進(jìn)行了重新劃分、I/O進(jìn)行了擴(kuò)展，引入了低功耗的核心，并且電源管理算法也進(jìn)行了優(yōu)化，也就是說原本大鍋飯的局面變成了各立爐灶，相互配合。這種設(shè)計(jì)能夠極大地增加CPU的能效比，同時(shí)借助更加優(yōu)秀的電源管理讓CPU的運(yùn)行效率更加高效，最終延長筆記本的續(xù)航時(shí)間。

想要實(shí)現(xiàn)分離式模塊，除了CPU的總體設(shè)計(jì)之外，英特爾也將全新的Forveros封裝帶入其中。Foveros封裝技術(shù)相比傳統(tǒng)基于基板的連接，它具有更好的疊加性以及更高的密度。它實(shí)現(xiàn)了DIE與DIE的連接，從而可以在芯片層級(jí)實(shí)現(xiàn)低功耗和高密度的芯片連接，畢竟在Meteor Lake上各個(gè)計(jì)算單元獨(dú)立運(yùn)行，這時(shí)候就需要通過新封裝工藝來確保計(jì)算單元之間能有一個(gè)極低的延遲，并且3D封裝工藝還可以用非常小的Tile去組成一個(gè)非常大的處理器芯片，這對(duì)于追求更高集成度的移動(dòng)處理器來說十分地重要。

正是因?yàn)橛兄碌姆庋b工藝以及分離式模塊設(shè)計(jì)，英特爾Meteor Lake布局更加靈活，甚至未來也可以通過升級(jí)某個(gè)模塊從而讓新一代處理器盡快地跟大家見面。

Intel 4：EUV加持，晶體管密度更高

如今處理器的功能越來越多，而CPU的芯片面積又不可能無限增加，甚至為了確保功耗還要有所減小，因此更先進(jìn)的制程工藝毫無疑問成為每家半導(dǎo)體制造商畢生追求的白月光。即使是作為藍(lán)色巨人的英特爾也如此。在推出Intel 7制程工藝之后，為了滿足Meteor Lake，英特爾終于帶來了Intel 4，能夠?yàn)镸eteor Lake提供理想的晶體管密度。

近年來光刻工藝成為了全球關(guān)注的熱點(diǎn)，先進(jìn)制程離不開卓越的光源，這一次英特爾在Intel 4上終于采用了EUV光源，在更大能量密度的加持下，Intel 4制程工藝在電氣性能上也取得了飛躍的進(jìn)步。并且英特爾也表示借助EUV，大幅簡化工藝流程，減少總掩模數(shù)和工藝總步驟數(shù)，同時(shí)支持微縮，對(duì)于芯片的設(shè)計(jì)起到了重要的作用。

想要實(shí)現(xiàn)更高的晶體管密度，就需要對(duì)晶體管進(jìn)行不斷地優(yōu)化，減少晶體管的面積。與目前的Intel 7相比，Intel 4的接觸式柵極間距減少了17%，鰭片間距減少了12%，M0間距減少了25%，高性能庫間距減少了41%，進(jìn)而讓高性能邏輯庫的面積減少了約2倍，進(jìn)而帶來更高的晶體管密度。同時(shí)在材質(zhì)上，Intel也拋棄了過去的氮化鉭以及帶鈷線的鉭隔離層，轉(zhuǎn)而在Intel 4中使用鉭/鈷與增強(qiáng)銅，從而提供健康的電磁可靠性。 

當(dāng)然上述這些都是晶體管的理論密度，而處理器性能的影響實(shí)際上還是取決于其他的因素，不過英特爾也給了具體的性能對(duì)比，表示Intel 4將會(huì)比Intel 7在能效上有著20%左右的幅度提升。至于其他額外的晶體管，大概率用在了NPU的構(gòu)建上。

而且英特爾也帶來了一個(gè)好消息，那就是經(jīng)過優(yōu)化之后的Intel 4即使是初代也可以達(dá)到相當(dāng)讓人滿意的能效比，而不是跟14nm以及Intel 7一樣，需要2-3代才可以把制程吃透，生產(chǎn)出讓人滿意的終端產(chǎn)品?？梢哉f有了基于EUV加持下的Intel 4工藝制程，英特爾在設(shè)計(jì)芯片時(shí)才能顯得游刃有余。

改良的線程調(diào)度器：資源調(diào)配更加靈活

英特爾在12代酷睿處理器上由于采用了基于P核以及E核打造的混合架構(gòu)，為了讓資源得到更加高效地運(yùn)用，英特爾在CPU中加入了線程調(diào)度器，與Win11相配合，來讓12代酷睿處理器充分發(fā)揮作用，只不過由于這代是初代混合架構(gòu)，因此在許多軟件上線程調(diào)度并不成熟，鬧出了不少笑話，而到了13代酷睿處理器這種情況才得到了有效的改觀。

這一次的Meteor Lake處理器由于采用了全新的設(shè)計(jì)思路，因此對(duì)于線程調(diào)度的精準(zhǔn)性和延遲提出了更高的要求。自然英特爾也對(duì)線程調(diào)度器進(jìn)行了特別的優(yōu)化與改良，以滿足全新設(shè)計(jì)的處理器架構(gòu)。

就跟我們之前說過的一樣，Meteor Lake處理器的模塊化設(shè)計(jì)專門打造了“低功耗島”，這是為了在追求極致性能的前提下去強(qiáng)調(diào)能耗，延長電池使用時(shí)間。而英特爾也將部分低功耗的E核放到了“低功耗島”上，而且包括像多媒體顯示，AI計(jì)算單元，Wi-Fi等模塊也在“低功耗島”上，如果平時(shí)從事的是低功耗的任務(wù)，那么毫無疑問關(guān)閉計(jì)算或者圖形芯片便可以極大地增加設(shè)備的續(xù)航時(shí)間。

英特爾在Meteor Lake處理器中設(shè)置了三個(gè)不同的計(jì)算單元，包括傳統(tǒng)的P核、E核，此外增加的便是面向低功耗的LP-E核，英特爾的硬件線程調(diào)度器并不是直接控制軟件的進(jìn)程，而是介于處理器硬件和Windows操作系統(tǒng)中間的這一層，它提供P核、E核、LP E核的實(shí)時(shí)硬件能力，然后反饋給操作系統(tǒng)的線程調(diào)度器。

英特爾與微軟首先對(duì)三種核心進(jìn)行分類和打分，并將其分為Class 0-Class 3四個(gè)類型，而在實(shí)際應(yīng)用運(yùn)行中，英特爾會(huì)對(duì)每一個(gè)核心打兩個(gè)分?jǐn)?shù)，包括E核分?jǐn)?shù)以及P核的分?jǐn)?shù)，分?jǐn)?shù)最高的就代表著英特爾對(duì)操作系統(tǒng)的推薦。如果說你要追求性能，英特爾就會(huì)推薦你用P核，如果說OS你在這個(gè)線程上追求的是低功耗，系統(tǒng)就會(huì)使用E核。

 而在Meteor Lake處理器上，英特爾增強(qiáng)了對(duì)操作系統(tǒng)的反饋。在其他IP占用功耗的時(shí)候，核心的功耗會(huì)被動(dòng)態(tài)分配。在Meteor Lake上，英特爾做到更準(zhǔn)確的去做內(nèi)部能耗比的評(píng)估和判斷，提供更加精確的表格給到操作系統(tǒng)。此外NPU的加入也讓英特爾的線程調(diào)度更加地得心應(yīng)手。

當(dāng)然與以往的線程調(diào)度器一樣，想要讓Meteor Lake發(fā)揮最大的作用就必須使用最新版本的Win11系統(tǒng)，只不過現(xiàn)在英特爾和微軟都沒有表示應(yīng)該使用哪一個(gè)版本的Win11系統(tǒng)，或許23H2版本更加適合。

NPU：打造生態(tài)系統(tǒng)更重要

如果說這兩年的科技行業(yè)什么最火，無疑就是AI，尤其是以O(shè)penAI為主的GPT模型更是改變了整個(gè)行業(yè)。對(duì)于英特爾來說，AI這個(gè)行業(yè)的風(fēng)口顯然是不能失去的。之前我們就提到了，英特爾在采用Intel 4制程工藝后原本應(yīng)該有很多的晶體管用于計(jì)算單元的打造上，而實(shí)際并非這樣，那么這些額外的晶體管，更多的用在了NPU的打造上。

考慮到英特爾在CPU、GPU上擁有極強(qiáng)的研發(fā)實(shí)力，因此英特爾對(duì)終端側(cè)AI所秉承的一個(gè)方法其實(shí)不是一個(gè)單一的架構(gòu)，英特爾推動(dòng)的是XPU，也就是CPU、GPU以及新增的NPU都可以從事AI的運(yùn)算，英特爾認(rèn)為不同的應(yīng)用場(chǎng)景應(yīng)該讓不同的AI單元去推理和運(yùn)算，比如說輕量級(jí)的應(yīng)用只需要CPU就可以完成，而復(fù)雜AI則需要高性能的GPU。至于NPU，則主打高效與低功耗場(chǎng)合，當(dāng)然英特爾主打的是混合AI運(yùn)算，從而獲得最為高效的AI產(chǎn)出。

英特爾也舉了現(xiàn)在大紅大紫的Stable Diffusion的例子，以SD推理中的文本解碼器、Unet、VAE三個(gè)步驟為例，如果全部放置在CPU上，所花費(fèi)的時(shí)間為43秒。如果全部跑在GPU上，耗時(shí)僅14.5秒，功耗是37W，而如果說將部分步驟放置在NPU其他的在CPU，那么耗時(shí)為20.7秒，功耗更是只有20W，這對(duì)于移動(dòng)平臺(tái)來說還是相當(dāng)重要的。正因?yàn)橛辛薔PU的介入，用戶可以得到近8倍的效率提升。而NPU和GPU 混載可以得到5倍效率的提升。因此合理利用NPU，可以讓AI的效率得到巨大的提升。

不過AI畢竟是一個(gè)專用計(jì)算極強(qiáng)的項(xiàng)目，除了硬件給力之外，軟件的配合同樣重要，如果能夠打造屬于自己的AI生態(tài)系統(tǒng)，那么顯然AI運(yùn)算就可以事半功倍?，F(xiàn)在英特爾有超過100多家合作伙伴做各種各樣終端側(cè)AI的應(yīng)用，來豐富整個(gè)PC用戶使用體驗(yàn)。而英特爾也已經(jīng)和微軟合作，共同打造基于office下的AI應(yīng)用，利用英特爾的NPU可以實(shí)現(xiàn)更高效的生產(chǎn)力，當(dāng)然具體如何就需要產(chǎn)品正式落地后才知道。

圖形引擎：讓核顯也有獨(dú)顯實(shí)力

過去英特爾的核心一直都為人所詬病，當(dāng)然其中一個(gè)重要的原因就是性能的不給力，尤其是對(duì)于游戲玩家來說，即使是1080P也不能很好地滿足。而到了Meteor Lake一代，這種觀念就應(yīng)該被打破。

首先是規(guī)格，得益于Intel 4等先進(jìn)的制程工藝，英特爾可以堆放更多的規(guī)格。相比上一代顯卡，這一代核顯有更高的主頻，同時(shí)電壓更低。此外，英特爾的對(duì)于內(nèi)部模塊也在做架構(gòu)上的更新，包括緩存的優(yōu)化與增加。目前英特爾的核顯擁有8個(gè)Xe GPU核心128個(gè)渲染引擎，與上代相比翻倍同時(shí)還增加了8個(gè)硬件的光追單元。 此外英特爾也從獨(dú)顯上移植了異步拷貝，亂序采樣等功能，以及對(duì)于DX12U的優(yōu)化。

通過上述種種努力，英特爾稱新一代核顯在性能上可以達(dá)到上代的兩倍，而在Blender等渲染軟件上，其成績也同樣可以翻倍，可以說生產(chǎn)力水平大幅提升。而在音視頻解碼上，全新的核顯也支持VP9、AVC、HEVC、AV1等新老格式，最高支持8K@60Hz 10bit HDR的解碼和8K@30Hz 10bit HDR的編碼，基本上可以滿足絕大部分視頻從事者的使用需求。而對(duì)外輸出上，支持HDMI 2.1、DP 2.1以及完整的eDP 1.4，包括8K@60Hz的HDR，亦或是4臺(tái)4K@60Hz顯示器的輸出。

總結(jié)：引領(lǐng)未來Intel設(shè)計(jì)方向

Meteor Lake的推出，改變了過去處理器的設(shè)計(jì)思路，從大的處理單元變成了去中心化的小型處理單元，同時(shí)借助先進(jìn)的制程以及封裝工藝讓單元之間的傳輸仍然保持高速度和低延遲，這種設(shè)計(jì)也讓處理器的布局更加靈活與便捷。

此外NPU的加入也讓AI真真實(shí)實(shí)地假如到了日常的運(yùn)算之中，讓CPU的運(yùn)算事半功倍，進(jìn)而降低CPU的整體能耗，從而讓筆記本終端的續(xù)航以及發(fā)熱達(dá)到一個(gè)理想的程度?？梢哉fMeteor Lake是近年來改變最大的一代產(chǎn)品，它將引領(lǐng)未來Intel處理器的設(shè)計(jì)與發(fā)展方向。

不過目前英特爾僅僅介紹了Meteor Lake處理器架構(gòu)的優(yōu)勢(shì)，并沒有公布Meteor Lake與上一代處理器之間的性能對(duì)比，具體Meteor Lake落地表現(xiàn)如何，軟件能否能夠完美配合Meteor Lake，還需要時(shí)間的考驗(yàn)。另外全新的架構(gòu)對(duì)于桌面用戶來說又是那么遙不可及，桌面用戶想要品嘗最新的制程架構(gòu)，還需要再等等。

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