Meteor Lake es el nombre en clave de los procesadores móviles Core Ultra Series 1, diseñados por Intel [3] y lanzados oficialmente el 14 de diciembre de 2023. [4] Es la primera generación de procesadores móviles Intel que utiliza una arquitectura de chiplet , lo que significa que el procesador es un módulo de múltiples chips. [3] El esfuerzo de diseño de Meteor Lake fue dirigido por Tim Wilson. [5]
En julio de 2021, se anunció inicialmente que Meteor Lake vendría con un rango de TDP de 5 a 125 W para varios segmentos que van desde dispositivos móviles de consumo ultrabajo hasta computadoras de escritorio para entusiastas. [6] El proceso de instalación inicial de Meteor Lake tuvo lugar en mayo de 2021. Se confirmó que el módulo de cómputo de la CPU se fabricaría en el proceso de 7 nm de Intel (que luego se renombró como "Intel 4"). [7]
En octubre de 2021, Intel dijo en una conferencia telefónica sobre ganancias que había terminado de grabar el módulo de cómputo de CPU para Meteor Lake y, después de recibirlo, se encendió en 30 minutos y con los niveles de rendimiento esperados. [8] En abril de 2022, Intel anunció que se había encendido por primera vez un procesador móvil Meteor Lake ensamblado en un hito de desarrollo. [9] [10]
En marzo de 2023, se informó que Intel había decidido cancelar el desarrollo de procesadores Meteor Lake-S de alta gama para computadoras de escritorio. [11] Los procesadores Meteor Lake-S se estaban diseñando para encajar en el zócalo LGA 1851 , que es idéntico en dimensiones al LGA 1700, pero la cancelación de Meteor Lake para computadoras de escritorio significó que el zócalo LGA 1851 no debutará hasta Arrow Lake en 2024. [12] El SKU superior Meteor Lake-S en desarrollo contenía 6 núcleos P Redwood Cove y 16 núcleos E Crestmont, que son dos núcleos P menos que el Raptor Lake Core i9-13900K de última generación.
En el evento de Innovación de Intel en septiembre de 2023, la directora del Grupo de Computación de Clientes de Intel, Michelle Johnston Holthaus, confirmó que algunos procesadores basados en Meteor Lake llegarían a los equipos de escritorio en 2024. Intel aclaró más tarde que los procesadores Meteor Lake de escritorio con zócalo no llegarían al mercado DIY con el zócalo LGA 1851. [13] [14] En cambio, los procesadores Meteor Lake en un paquete BGA estarán disponibles en el escritorio en forma de PC compactos todo en uno. [15] Una razón para esto, según una declaración de Intel a ComputerBase , es que "Meteor Lake es una arquitectura energéticamente eficiente que impulsará diseños innovadores de dispositivos móviles y de escritorio". [16]
Intel presentó una nueva marca en junio de 2023 para los próximos procesadores Meteor Lake después de usar la misma marca "Core i" durante más de 15 años. La marca Core se simplificaría al eliminar la "i" y pasar a tener procesadores con la marca Core 3, 5 y 7 en su lugar. [17] La nueva marca "Core Ultra" 5, 7 y 9 estaría reservada para procesadores "premium" según Intel. [18] Además de la nueva denominación de nivel, Intel dijo que dejaría de hacer hincapié en las generaciones de procesadores en el material de marketing, aunque el número de generación del procesador permanecería en el número del procesador. [19] Los procesadores Meteor Lake con la marca Core Ultra se clasifican como Core Ultra de primera generación.
La nueva marca Core y Core Ultra fue percibida como una forma de crear más confusión en lugar de reducirla. [20] Josh Loeffler de TechRadar escribió que "la diferenciación entre Core y Core Ultra también es un poco desconcertante, especialmente porque habrá al menos cierta superposición entre las dos marcas", ya que los procesadores Core 5 y Core 7 existirán junto con los procesadores Core Ultra 5 y Core Ultra 7. [21] En opinión de Digital Trends , la nueva marca emulaba las convenciones de nombres de AMD y Apple, lo que equivalía a que Intel "persiguiera a sus competidores en lugar de liderar el grupo". [22]
En abril de 2023, se informó que Meteor Lake y su proceso "Intel 4" estaban entrando en producción. [23] La producción en Meteor Lake con obleas Intel 4 se llevó a cabo en las instalaciones de fabricación D1D de Intel en Hillsboro , Oregón. [24] La instalación de fabricación D1D tiene una producción total de 40.000 obleas al mes. [25] La producción de fuentes secundarias para Meteor Lake se lleva a cabo en Fab 34 en la República de Irlanda . [26] [27] El 29 de septiembre de 2023, Intel anunció que los productos Intel 4, incluido Meteor Lake, habían entrado en producción de alto volumen en Fab 34 en la República de Irlanda. [28] Las GPU, SoC y los mosaicos extensores de E/S en Meteor Lake son fabricados por TSMC en Taiwán.
Meteor Lake se reveló en el evento de Innovación de Intel el 19 de septiembre de 2023, con el anuncio de que los procesadores de la marca 'Core Ultra' se lanzarían el 14 de diciembre. [29] Sin embargo, no se reveló ninguna lista de SKU de Meteor Lake en Innovación ni detalles de lanzamiento sobre los procesadores regulares de la marca 'Core'. [30]
Meteor Lake es una arquitectura de CPU x86 de 64 bits diseñada para un funcionamiento de bajo consumo y una mayor eficiencia energética en comparación con Raptor Lake. Es la primera microarquitectura de Intel que utiliza un enfoque de módulo multichip desagregado (MCM) en lugar de utilizar matrices de silicio monolíticas de gran tamaño. Anteriormente, en junio de 2017, Intel había ridiculizado el enfoque de chiplet desagregado de AMD en sus procesadores Ryzen y Epyc por utilizar matrices "pegadas". [31]
La primera ventaja de usar matrices más pequeñas en un MCM es que aporta una mejor modularidad y la fabricación de matrices más pequeñas aumenta las tasas de rendimiento de silicio, ya que se pueden colocar más matrices en una sola oblea de 300 mm . Como resultado de mayores rendimientos, el uso de múltiples componentes probados previamente en un MCM elimina la necesidad de agrupar una CPU ensamblada completa como es el caso de las matrices monolíticas. [32] Por ejemplo, el silicio de escritorio Raptor Lake con gráficos defectuosos se agrupa en SKU F con los gráficos integrados deshabilitados para que aún puedan venderse, mientras que los SKU que no son F tienen sus gráficos integrados habilitados. En cambio, Intel puede ensamblar CPU Meteor Lake utilizando múltiples piezas de silicio completamente funcional, mientras que cualquier defecto de oblea de silicio se puede descartar por completo. La segunda ventaja es una mayor flexibilidad en el uso de nodos de proceso. Las diversas matrices en un MCM se pueden fabricar en diferentes nodos según su caso de uso. Ciertas funciones como SRAM y E/S general no escalan linealmente como lo hace la lógica con los avances en el nodo de proceso. Por ejemplo, una matriz de E/S puede utilizar un proceso más barato y maduro como el N6 de TSMC , mientras que la matriz de CPU puede utilizar un nodo más caro y avanzado como el N5 o N3 para lograr una mayor eficiencia energética y frecuencia.
Debido a su construcción MCM, Meteor Lake puede aprovechar diferentes nodos de proceso que se adaptan mejor al caso de uso. Meteor Lake está construido utilizando cuatro nodos de fabricación diferentes, incluidos los propios nodos de Intel y los nodos externos subcontratados al competidor de fabricación TSMC . El proceso "Intel 4" utilizado para el mosaico de la CPU es el primer nodo de proceso en el que Intel utiliza litografía ultravioleta extrema (EUV) , que es necesaria para crear nodos de 7 nm y más pequeños. El mosaico de base del intercalador se fabrica en el proceso 22FFL de Intel, o "Intel 16". [33] [34] El nodo 22FFL (FinFET de bajo consumo), anunciado por primera vez en marzo de 2017, fue diseñado para una operación económica de bajo consumo. [35] El mosaico de base del intercalador está diseñado para conectar mosaicos entre sí y permitir la comunicación de matriz a matriz que no requiere los nodos más avanzados y costosos, por lo que se puede utilizar un nodo más antiguo y económico en su lugar.
El mosaico de cómputo de CPU de Meteor Lake presenta hasta 6 núcleos P Redwood Cove y 8 núcleos E Crestmont. Cada núcleo P Redwood Cove presenta SMT con dos subprocesos por núcleo, mientras que los núcleos E Crestmont están limitados a un subproceso por núcleo. Los 8 núcleos E Crestmont en total están organizados en dos clústeres de 4 núcleos con cachés L2 y L3 compartidos para cada clúster. Cada clúster de núcleos E Crestmont tiene 2 MB de caché L2, lo mismo que un clúster de núcleos E Gracemont. Crestmont mantiene el mismo diseño de núcleo fuera de orden de 6 de ancho que Gracemont con mejoras en su canalización. El búfer de destino de rama en Crestmont obtiene un impulso de 5120 entradas a 6144 entradas. [39] Intel afirma que Crestmont logra un aumento del 3% de IPC debido a la adición de soporte de instrucciones de red neuronal vectorial (VNNI) para cargas de trabajo de IA, pero los núcleos E Crestmont aún carecen de soporte para instrucciones AVX-512 . [37] Las pruebas de los nuevos núcleos P Redwood Cove de Meteor Lake mostraron una regresión de IPC en cargas de trabajo de un solo núcleo en comparación con el núcleo Raptor Cove de la generación anterior. [40]
El mosaico de cómputo de Meteor Lake se fabrica en el nodo Intel 4 , que según Intel aporta un aumento del 20% en la eficiencia energética y el doble de densidad de área para la lógica en comparación con Intel 7. [ 41] El mosaico de CPU mide alrededor de 8,9 mm × 8,3 mm en dimensiones, lo que da un tamaño total de matriz de 73,87 mm 2 . [ 38] Como resultado, se pueden fabricar aproximadamente 730 matrices de CPU a partir de una sola oblea de 300 mm, aunque los rendimientos de matriz utilizables serán inferiores a 730. [38]
El mosaico de gráficos dedicado en Meteor Lake se fabrica utilizando el nodo N5 de TSMC . Dentro del mosaico de gráficos se encuentran hasta 8 núcleos gráficos X e -LPG basados en la arquitectura Alchemist con optimizaciones para bajo consumo. Las tarjetas gráficas discretas de la serie A Arc de Intel utilizan núcleos X e -HPG que también se basan en la misma arquitectura Alchemist. Cada núcleo X e tiene 16 X e Vector Engines (XVE), lo que da un total de 128 XVE en los 8 núcleos X e -LPG. Esta configuración de 128 XVE es una degradación de los 192 XVE que Intel mostró originalmente para los gráficos de Meteor Lake en una diapositiva de presentación de julio de 2021. [6] El paso a la arquitectura Alchemist también trae consigo la incorporación de hasta 8 unidades de trazado de rayos, una en cada núcleo X e -LPG. [42] Al igual que la variante X e -HPG, cada núcleo X e -LPG contiene una caché L1 de 192 KB compartida entre los 16 XVE. Los 8 núcleos X e -LPG tienen acceso a una caché L2 global de 4 MB. [43] Sin embargo, lo que falta en el mosaico gráfico de la arquitectura Alchemist son las unidades X e Matrix Extensions (XMX). Las unidades XMX realizan una aceleración de IA en silicio, similar a los núcleos Tensor de Nvidia . La falta de unidades XMX significa que el núcleo X e -LPG utiliza en su lugar instrucciones DP4a en línea con Microsoft Shader Model 6.4. [44]
Las capacidades gráficas de Meteor Lake aumentan considerablemente con respecto a la generación anterior de gráficos integrados UHD e Iris Xe en Raptor Lake. Intel afirma que la GPU de Meteor Lake logra un aumento de 2x en el rendimiento por vatio con respecto a los gráficos Iris Xe incluidos en los procesadores Alder Lake y Raptor Lake. [42] El mosaico de gráficos puede funcionar a velocidades de reloj mucho más altas en comparación con los gráficos integrados anteriores de Intel en Alder Lake y Raptor Lake. Intel afirma que la GPU de Meteor Lake puede "funcionar a un voltaje mínimo mucho más bajo" y alcanzar velocidades de reloj de impulso de más de 2,0 GHz. [45] Se incluye soporte completo para la API de gráficos DirectX 12 Ultimate y el escalador X e SS de Intel , una alternativa al DLSS de Nvidia y al FSR de AMD . Intel afirma que el mosaico de gráficos en Meteor Lake puede brindar un nivel de rendimiento similar a los gráficos discretos. Tom Petersen afirmó que el rendimiento de los gráficos integrados de Meteor Lake "no está tan lejos de un [RTX] 3050". Intel demostró que Dying Light 2 se ejecutaba en los gráficos integrados de Meteor Lake a 1080p con el modo de rendimiento X e SS escalando desde 720p. [46] Una lista de hardware de Dell confirmó que para aprovechar al máximo los gráficos Arc integrados, el sistema debe configurarse con al menos 16 GB de memoria ejecutándose en modo de doble canal. No cumplir con los requisitos mínimos de memoria significa que el sistema informará que utiliza gráficos "Intel" de menor rendimiento en lugar de gráficos "Arc". [47]
El mosaico SoC de Meteor Lake funciona como el mosaico central siempre activo que se comunica con otros mosaicos como los mosaicos de CPU y GPU. [37] Proporciona algunas funciones de E/S como la unidad de salida de pantalla y el controlador de memoria . El controlador de memoria de Meteor Lake está limitado a admitir memoria DDR5 y LPDDR5, ya que se abandonó la compatibilidad con la memoria DDR4. Los componentes de E/S integrados en el mosaico SoC incluyen Wi-Fi 6E y Wi-Fi 7 , Bluetooth 5.4, USB4 , 8 carriles DMI 4.0 y hasta cuatro puertos Thunderbolt 4. [48] El mosaico SoC se fabrica utilizando el nodo N6 de TSMC , ya que es más rentable. [37]
El mosaico SoC también contiene dos núcleos E Crestmont de potencia ultrabaja que Intel ha denominado una "isla de bajo consumo" que funciona con un voltaje y una frecuencia más bajos. [49] Los núcleos E de bajo consumo del SoC están limitados en frecuencia a 2,5 GHz en comparación con los 3,8 GHz de los núcleos E. Estos núcleos están diseñados para manejar tareas de fondo profundas para portátiles en modo inactivo o de suspensión. [50] Todas las tareas de fondo profundas que manejan dos núcleos E Crestmont en el mosaico SoC permiten que el mosaico de CPU inactivo se apague por completo. [51] Esto tiene como objetivo reducir el consumo de energía y extender la vida útil de la batería de los portátiles en un estado de modo de suspensión. Estos núcleos E de bajo consumo en el mosaico SoC están priorizados por la programación de Intel Thread Director. Si el trabajo no se puede contener en los núcleos E del SoC, se moverá a los núcleos E del mosaico de cómputo como los siguientes núcleos prioritarios. Los núcleos de prioridad final son los 6 núcleos P que se utilizan cuando el trabajo no se puede contener en los núcleos E del mosaico de cómputo. Los núcleos E de bajo consumo del SoC carecen de una caché L3 a la que los núcleos E Crestmont en el mosaico de cómputo tengan acceso. Si un núcleo E de bajo consumo encuentra una falta de datos en la caché L2, no hay caché L3 a la que recurrir, por lo que debe buscar datos en la memoria del sistema, mucho más lenta. [52]
En lugar de ubicar el motor multimedia en el mosaico de la GPU, se coloca en el mosaico del SoC para que el mosaico de la GPU no necesite estar encendido al decodificar video o usar una salida de pantalla. Esto permite una mayor eficiencia energética ya que el mosaico de la GPU no siempre está activo mientras el sistema está inactivo o bajo cargas ligeras como la reproducción de video. Se agregó soporte en el motor multimedia para codificación de hardware AV1 de hasta 8K de video con una profundidad de color de 10 bits. [53] Cuatro canales de visualización brindan soporte para salidas de pantalla HDMI 2.1 y DisplayPort 2.1 UHBR20 con la capacidad de controlar hasta cuatro monitores HDR 4K de 60 Hz a la vez o un monitor HDR 8K . Se pueden admitir monitores 1080p y 1440p con una frecuencia de actualización de hasta 360 Hz. [51]
Meteor Lake cuenta con una unidad de procesamiento neuronal (NPU) para proporcionar capacidades de IA integradas. [30] La NPU, a la que Intel se refería anteriormente como una unidad de procesamiento de visión (VPU), utiliza la tecnología obtenida por Intel cuando adquirió Movidius en septiembre de 2016. [54] [55] La NPU de Meteor Lake, que se comercializa como Intel AI Boost, utiliza dos microcontroladores LEON de 32 bits de Movidius llamados 'LeonRT' para procesar comandos del host y 'LeonNN' para la programación de hardware de bajo nivel. [56] Es capaz de ejecutar 1 FP16o 2 INT8operaciones por ciclo, pero la unidad de procesamiento de datos (DPU) de la NPU no puede usar FP32datos. Las MAC 4K (4096) que operan a hasta 1,4 GHz pueden realizar hasta 11 TOPS [56] y la plataforma total proporciona 34 TOPS de rendimiento informático al incluir 5 TOPS de la CPU y 18 TOPS de la iGPU. [57] La NPU de Meteor Lake permite que la aceleración de IA y el procesamiento neuronal como Stable Diffusion se realicen localmente, en silicio en lugar de en la nube . [58] El beneficio de ejecutar tales funciones localmente es que proporciona una mayor privacidad y no requiere una conexión a Internet ni pagar una tarifa a un tercero por usar la potencia informática de su servidor. [59] Los motores neuronales de IA fueron incluidos anteriormente por Apple en sus SoC M1 basados en ARM y por AMD con el motor de IA Ryzen integrado en sus procesadores móviles de la serie Ryzen 7040 con nombre en código "Phoenix". [59] El director ejecutivo de Intel, Pat Gelsinger, afirmó que la NPU de Meteor Lake marcaría el comienzo de la era de la "PC con IA" y la comparó con los chipsets Centrino de Intel que ayudaron a llevar el Wi-Fi al mercado de las computadoras portátiles. [60]
El módulo extensor de E/S es el módulo más pequeño de Meteor Lake, fabricado en el nodo N6 de TSMC . [61] Proporciona bloques de E/S escalables, cuyo objetivo principal es ofrecer conectividad adicional a la del módulo SoC, como los carriles PCIe 5.0 . El módulo de E/S se puede escalar según la cantidad de carriles PCIe necesarios y la velocidad a la que funcionan. [62]
Meteor Lake utiliza un intercalador de silicio pasivo colocado debajo de sus mosaicos como interconexión. Los mosaicos se colocan sobre el intercalador y se unen al intercalador mediante conexiones a través de silicio (TSV) a través de las dos piezas de silicio apiladas verticalmente. Las TSV conectan los chips con un paso de 36 μm para permitir la comunicación de chip a chip. Colocar chips lógicos sobre un intercalador requiere que los TSV conecten los chips superiores a través del intercalador al paquete. Por el contrario, el enfoque de chiplet de AMD utiliza múltiples piezas de silicio que están interconectadas a través de trazas en el sustrato del paquete. El beneficio del enfoque de AMD es su escalabilidad rentable donde los mismos CCD se pueden usar tanto en sus procesadores de escritorio Ryzen como en los procesadores de servidor Epyc . El enfoque Infinity Fabric de AMD tiene los inconvenientes de una mayor latencia y el uso de energía adicional para la comunicación de chip a chip de alrededor de 1,5 picojulios por bit. [37] La comunicación de Intel a través de un intercalador de silicio utiliza menos energía, alrededor de 0,3 picojulios por bit, pero es más cara de producir, es menos escalable y el empaquetado es más complejo. [49] Se estima que la placa base del intercalador Foveros tiene unas dimensiones de 23,1 mm × 11,5 mm con un área total de matriz de 265,65 mm 2 . [38]
Sin embargo, los procesadores Meteor Lake no son los primeros procesadores Intel que utilizan apilamiento de matrices verticales con un mosaico base. En junio de 2020, Intel lanzó los procesadores móviles Lakefield de consumo ultrabajo con un TDP de 7 W. Lakefield utilizó el empaquetado Foveros con un mosaico base de 22 nm y un mosaico de cómputo de 10 nm. [63] El mosaico de cómputo contenía núcleos heterogéneos con un núcleo grande Sunny Cove y cuatro núcleos pequeños Tremont , predecesores de los núcleos Redwood Cove y Crestmont de Meteor Lake. [64] Lakefield se suspendió en julio de 2021. [65]
fp16o 2 int8operaciones por ciclo155H, 165H y 185H admiten P-core Turbo Boost 3.0 que se ejecuta a la misma frecuencia que Turbo Boost 2.0.
La GPU integrada tiene la marca "Intel Graphics", pero aún utiliza la misma microarquitectura de GPU que "Intel Arc Graphics" en los modelos de la serie H.
Todos los modelos admiten memoria DDR5 excepto 134U y 164U.
155HL y 165HL admiten P-core Turbo Boost 3.0 que se ejecuta a la misma frecuencia que Turbo Boost 2.0.
La GPU integrada tiene la marca "Intel Graphics", pero aún utiliza la misma microarquitectura de GPU que "Intel Arc Graphics" en los modelos de alta potencia.