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Intel ci ha portato in Malesia per l’Intel Technology Tour, dove ha svelato molti dettagli sui processori Meteor Lake che troveremo nella prossima generazione di computer portatili. Durante l’evento l’azienda non ha parlato della lineup, quindi non sappiamo ancora quali saranno i modelli ad arrivare sul mercato e le loro caratteristiche, ma si è concentrata sull’architettura dei chip e delle diverse Tile, nonché dell’uso del packaging Foveros 3D.
In questo articolo vedremo quali sono le principali novità e caratteristiche degli elementi che caratterizzano Meteor Lake, mentre nei prossimi giorni pubblicheremo degli approfondimenti dedicati ad ogni singolo argomento.
Il più grande salto architetturale in 40 anni
Intel Meteor Lake è prodotto con il processo Intel 4 ed è composto da diversi elementi chiamati Tile, assemblati tramite packaging Foveros 3D, che assicura alta densità ed efficienza, oltre a una bassa latenza essenziale per evitare che ci sia un impatto troppo negativo sulle performance. La società crede moltissimo nel progetto, tanto da definirlo “il più grande salto architetturale in 40 anni” e un nuovo “Centrino Moment”.
Intel 4 è il primo processo produttivo dell’azienda a sfruttare la tecnologia EUV, che lo rende oltre il 20% più efficiente, migliora la resa produttiva e permette di massimizzare l’efficienza energetica, creando la base di quello che sarà Intel 3.
Il mercato si è evoluto velocemente e, oggi, più del 60% degli sviluppatori aggiunge l’IA ad applicazioni già esistenti, le operazioni di inferenza si stanno spostando dai datacenter ai sistemi Client ed Edge ed entro il 2025 più del 50% dei dati enterprise sarà creato e gestito fuori dai datacenter. Intel ha progettato Meteor Lake per rispondere anche a queste esigenze, raddoppiando le prestazioni grafiche, concentrandosi sulle prestazioni per watt e integrando una NPU (Neural Processing Unit) dedicata ai carichi di intelligenza artificiale leggeri, ma prolungati nel tempo.
Le novità non sono ovviamente solo queste: abbiamo due nuove architetture per la CPU, Redwood Cove per i P-Core e Crestmont per gli E-Core, l’uso dell’architettura Xe-LPG nella GPU con funzionalità ereditate da Xe-HPG (la stessa delle schede video Intel Arc), l’integrazione del PCIe 5.0 e del Wi-Fi 7 e tanto altro.
Le diverse Tile
Meteor Lake è composto da quattro Tile: Compute, SoC, Graphics e IO. La Compute Tile integra i nuovi E-Core e P-Core, prodotti con il processo Intel 4 e caratterizzate dalle nuove microarchitetture citate poco sopra.
La SoC Tile integra due LPE-Core, o Low Power E-Core, che permettono di gestire alcuni carichi leggeri senza dover attivare la Compute Tile o la Graphics Tile, così da avere un miglioramento dell’efficienza energetica, la NPU per l’intelligenza artificiale, il controller di memoria e DDR, i moduli Wi-Fi 6E / Wi-Fi 7 e Bluetooth, il Display Engine con supporto nativo a HDMI 2.1 e DisplayPort 2.1 e il Media Block, spostato dalla Tile grafica al SoC per ridurre i consumi e migliorare autonomia ed efficienza quando si riproducono video o streaming.
La Graphics Tile usa come anticipato architettura Xe-LPG e integra delle funzioni di Xe-HPG, l’architettura usata sulle GPU discrete Intel Arc. Offre il doppio delle prestazioni rispetto alla generazione precedente (Xe-LP) e dispone di hardware per la gestione del ray tracing. L’IO Tile invece integra PCIe Gen 5 e Thunderbolt 4, per connettività ai massimi livelli.
Durante uno degli approfondimenti, Intel ha confermato che non tutte le Tile sono prodotte internamente. L’azienda sfrutta Intel 4 solamente per Interposer e Compute Tile, mentre IO, SoC e Tile grafica sono prodotte esternamente; l’azienda ha confermato che la Graphics Tile è prodotta con i 5nm di TSMC, mentre non ha voluto svelare altri dettagli riguardo le Tile IO e SoC.
La 3D Performance Hybrid Architecture e il nuovo Thread Director
Con “3D Performance Hybrid Architecture” Intel definisce l’insieme di P-Core, E-Core e LPE-Core. Come anticipato quando abbiamo nominato la Compute Tile, i P-Core sono basati sulla nuova microarchitettura Redwood Cove, che aumenta la larghezza di banda per core package e migliora l’efficienza, il feedback a Intel Thread Director (che diventa quindi più veloce ed efficiente nell’ottimizzazione dei carichi) e la Performance Monitor Unit, necessaria per controllare la latenza tra Tile.
I nuovi E-Core con architettura Crestmont integrano invece miglioramenti all’IPC e alla Branch Prediction, oltre che alla gestione di carichi di intelligenza artificiale. Come per i P-Core, anche qui si è lavorato a un miglioramento dei feedback a Thread Director.
Il nuovo Intel Thread Director è diviso in due “porzioni”: una è composta da P-Core ed E-Core, che offrono una classificazione continua dei processi in esecuzione, l’altra da una “tabella dei feedback” che viene letta dallo scheduler del sistema operativo. Questo gli permette di dare feedback e suggerimenti migliorati, fornire aggiornamenti dinamici quando altri IP assorbono più energia, migliorare le decisioni tie-in per una maggior efficienza energetica, dare aggiornamenti basati sulle capacità run time del SoC e fornire consigli basati sulle caratteristiche hardware e sulla modalità operativa del sistema.
Intel ha lavorato con Microsoft per migliorare anche lo scheduler di Windows: ora il sistema cerca di eseguire le operazioni sui LPE-Core, inviandole alla Compute Tile solo quando non possono essere eseguite dal SoC; a questo punto usa gli E-Core e, solo nel caso in cui il carico di lavoro abbia bisogno di ancor più potenza, viene spostato sui P-Core. Il sistema è molto più efficiente di quello presente su Raptor Lake, dove le operazioni erano smistate tra E-Core e P-Core in base al QoS e, periodicamente, quello che era sugli E-Core veniva spostato sui P-Core per una riclassificazione ed eventuale riassegnazione.
Le sfide della struttura a Tile e della gestione energetica
Disaggregare favorisce la scalabilità, ma comporta delle sfide che Intel ha dovuto affrontare durante lo sviluppo di Meteor Lake e che sono state superate anche grazie all’uso packaging Foveros 3D. L’azienda ha dovuto inserire elementi di gestione Clock, Reset e Power Management e di Test & Debug in ogni Tile, creando un leggero overhead; anche l’efficienza energetica ne ha risentito, ma l’azienda ha lavorato con l’obiettivo di rendere Meteor Lake efficiente tanto quanto un chip monolitico.
Per farlo ha progettato la “Low Power Island”, studiata appositamente per garantire la massima efficienza energetica. È composta da sottosistema di memoria, NPU, Media Block, Display Engine, IPU, PUNIT, i due LPE-Core e interconnessioni scalabili.
Il sistema usa i Low Power E-Core per gestire i carichi leggeri, di modo che la Compute Tile si attivi solo se necessario: la maggioranza dei processi in background gira su LPE-Core. Similmente, la NPU si occupa di gestire carichi IA leggeri ma prolungati nel tempo, in modo da tenere spente Compute Tile e Graphics Tile e risparmiare energia. Sui processori Meteor Lake, i carichi di intelligenza artificiale vengono gestiti in questo modo: la NPU lavora come descritto, la CPU si occupa di inferenze singole leggere e a bassa latenza, che hanno bisogno di una risposta rapida, infine la GPU gestisce i carichi IA legati a rendering, Media e 3D, che necessitano di parallelismo e throughput.
Tra gli altri accorgimenti atti a migliorare l’efficienza, Intel ha integrato dei DLVR (Digital Linear Voltage Regulator) per un controllo più granulare del voltaggio, una frequenza di interconnessione dinamica che si basa su larghezza di banda e QoS, algoritmi SoC definiti dal tipo di carico e miglioramenti allo scheduler di Windows tramite Thread Director, come descritto prima.
Sempre in merito alla gestione energetica, Intel ha parlato anche di Intelligent Display: combinare pannelli di ultima generazione con le tecnologie Intel e con l’IA per incrementare l’autonomia dei notebook, migliorare l’esperienza d’uso e la sostenibilità.
Le novità principali in quest’ambito sono l’Autonomous Low Refresh Rate, che permette al pannello di cambiare la propria frequenza d’aggiornamento automaticamente in base al contenuto mostrato, l’User Based Refresh Rate, che consente al display di regolare frequenza d’aggiornamento e retroilluminazione in base all’interesse dell’utente e i Dynamic Visual Enhancements, che permettono al display di migliorare l’esperienza visiva regolando dinamicamente contrato e luminosità in base al contenuto.
Innovazioni alla base dei prodotti del futuro
Pat Gelsinger ha portato una ventata di aria fresca in Intel, definendo subito la strada da intraprendere e trasmettendo grande fiducia e sicurezza, come raccontato da diversi membri dell’azienda. Dall’arrivo del nuovo CEO, l’impressione è che Intel abbia cambiato marcia: Meteor Lake arriverà il 14 dicembre e non possiamo sapere oggi se sarà davvero un nuovo “Centrino Moment” oppure no, ma il team è estremamente fiducioso ed è innegabile che tutte le novità e le innovazioni introdotte, a partire dalla struttura a Tile e dall’uso del packaging avanzato Foveros 3D, siano un’ottima base da cui partire per sviluppare i prodotti del futuro, a cominciare dai prossimi processori Arrow Lake e Lunar Lake, che potranno contare su ulteriori ottimizzazioni e processi produttivi ancora migliori.