Na akci Innovation 2023 se Intel věnoval nadcházejícím novinkách, připravovaným výrobním procesům, novým technologiím pouzdření čipů, ale především procesorům Meteor Lake. Začněme tedy rovnou od konce: Intel dlouhodobě avizoval vydání dvou produktů v roce 2023: Jednak mobilního procesoru Meteor Lake a jednak serverových procesorů Emerald Rapids. Dostupnost obého nyní potvrdil na 14. prosince. Rok 2023 tedy stihne jen tak tak.

Základna - Intel 16

Meteor Lake, jak vidíte už na úvodním snímku, tvoří pět kousků křemíku. Čtyři jsou funkční, jeden propojující. Právě ten, jakožto křemíková základna, na které jsou ostatní čtyři umístěné, vzniká na procesu Intel 16, což je optimalizovaný 22nm proces (22FFL). Tato základna (či podložka) je podle dostupných informací zcela pasivní, obsahuje pouze spoje a kondenzátory (MIM, 500 nf/mm²) pro stabilizaci napájení. Zprávy o integrované Adamantine Cache, kterou si Intel patentoval, o které mluvil letos na jaře, v materiálech Intelu není zmíněna ani okrajově.

Nutno dodat, že Intel použil slovo „může“, tudíž nešlo o jednoznačný slib.

SoC - TSMC 6nm

Centrální dlaždice je vyráběna na 6nm linkách TSMC a krok části řadičů a rozhraní obsahuje sběrnice propojující ostatní dlaždice plus rozsáhlé obvody pro řízení spotřeby. Každá dlaždice má implementováno vlastní řízení spotřeby PMC (Power Management Controller), která jsou propojena sběrnicí v rámci SoC, jež má vlastní systém řízení spotřeby.

SoC integruje celkem dva typy propojovacích sběrnic. První nese označení NoC (Network on Chip) a jde o dědictví společnosti Altera, kterou Intel získal v roce 2015. Oproti čipům (FPGA) Agilex jde o zjednodušenou implementaci této sběrnice. Druhá nese označení IO Fabric a slouží hlavně ke spojení klientů, jimž dostačuje pomalejší rozhraní. NoC a IO Fabric jsou propojené prostřednictvím IOC (I/O Cache), která zajišťuje koherenci.

SoC dále obsahuje dvě malá jádra (Atomy, E-cores) architektury Crestmont. Ta slouží jako primární procesorová jádra Meteor Lake, na něž je delegována zátěž. Účelem je, aby při minimální zátěži (např. přehrávání videa, procházení webu ap.) mohla být procesorová dlaždice uvedena do úsporného režimu. Teprve pokud procesorový výkon těchto jader nestačí, je zátěž delegována procesorové dlaždici.

Procesorová (výpočetní) dlaždice - Intel 4

V takovém okamžiku dojde k její aktivaci a zátěž dostane (až) osm malých jader architektury Crestmont. Ta má oproti Atomům Gracemont vyšší IPC, podporuje VNNI (Vector Neural Network Instructions) instrukce pro akceleraci některých AI úloh a přináší vylepšenou podporu predikce větvení.

Formulace Intelu jsou poměrně vágní - žádné konkrétní hodnoty nárůstu IPC nebyly uvedeny a stejně tak vylepšení VNNI není oproti čemu vztáhnout. U generace Raptor Lake totiž VNNI některé produkty nepodporovaly, zatímco jiné ano, a tak není jasné, oproti kterým má být výkon navýšen.

Pokud ani malá jádra na procesorové dlaždici nezvládají nastalou zátěž rychle zpracovat, je přesunuta na (až) 6 velkých jader architektury Redwood Cove:

Jádra Redwood Cove mají přinést vylepšený výkon, efektivitu, vyšší datovou propustnost na jádro a pouzdro a vylepšenou odezvu pro Intel Thread Director. Intel opět neuvádí žádná konkrétní čísla (IPC), takže rozsah těchto vylepšení zřejmě nastíní až prosincové recenze.

Za pozornost stojí, že pořadí (priorita) procesorových jader se oproti Raptor Lake otočila. Zatímco na Raptor Lake byla zátěž primárně delegována na velká jádra, odkud případně sklouzla na malá, u Meteor Lake je pořadí opačné (jinak by docházelo k neustálému probouzení procesorové dlaždice a integrace dvou malých jader v centrální dlaždici by ztrácela smysl).

Grafická dlaždice - TSMC 5nm

Zatímco u procesorové části byl Intel poměrně skoupý na číselné údaje popisující mezigenerační posuny, u grafického jádra nabídl přehršle čísel. Integrovaná grafika má přinést mezigeneračně dvojnásobný posun v energetické efektivitě. Intel grafiku značí jako Xe-LPG, zatímco u minulé (respektive minulých) generací používal značení Xe-LP.

Samotné značení nám ale příliš neříká, protože Xe-LP bylo používáno pro několik generací různě vybavených grafik na různých architekturách. Na otázku „Jaký je rozdíl mezi Xe-LPG a Xe-LP“ tudíž neexistuje jednoznačná odpověď.

Lepší odpověď dá tabulka, kde si můžete srovnat konkrétní verzi grafiky na čipech minulých generací oproti verzi z Meteor Lake. Krom zvýšeného výkonu a vyšší energetické efektivity se Intel pochlubil ještě jednou novinkou - podporou pro ray-tracing formou osmi jednotek pro jeho akceleraci. V rámci standardních integrovaných grafik nicméně zůstává ray-tracing jako tzv. check-box feature, tedy něco, co sice podporováno je a na krabici to vypadá dobře, ale v praxi to příliš velké uplatnění nenajde (integrované grafiky nikdy nemají tolik výkonu, aby jím bylo smysluplné plýtvat na prvky, které nemají zásadní vliv na kvalitu obrazu, pouze zásadní dopad na výkon).

Intel se - snad právě proto - rozhodl přínos podpory pro ray-tracing ilustrovat v Blenderu. Tentýž Intel, který již řadu let bojuje proti testování notebookových procesorů v CineBench s odůvodněním, že na notebooku přeci nikdo nerenderuje a že jde tudíž o naprosto nereprezentativní zátěž, nyní mezigenerační nárůst výkonu Meteor Lake prezentuje v profesionálním softwaru pro rendering…

Naopak co by přínos mělo a co se Intel rozhodl (oproti samostatným GPU Arc a zejména Arc A380, která je de facto samostatnou verzí grafiky Meteor Lake) odstranit, je podpora instrukcí XMX (Xe Matrix eXtensions) používaných pro upscaling XeSS (obdoba DLSS Nvidie a FSR AMD). To sice neznamená, že XeSS nebude na Xe-LPG fungovat - poběží však genericky přes DP4a (Int8) na stream-procesorech grafického jádra, přičemž tato alternativa je oproti XMX (dle vyjádření Intelu z doby vydání XeSS - viz odkaz ve zdrojích) až 16× pomalejší.

Oproti předchozím verzím integrovaných grafik přibyla (k formátům FP32, FP16 a INT8) podpora pro  FP64, tedy double-precision. Jaký význam má formát využívaný zejména u superpočítačů v integrované grafice, zůstává nejasné.

Intel se pochlubil výkonem v některých dílčích operacích. Přesahuje dvojnásobek výkonu integrované grafiky Raptor Lake a v testech hloubky je dokonce téměř 7× výkonnější. Jak se to promítne do reálného herního výkonu, je však otázkou. Tím se totiž Intel nepochlubil, takže i zde si neuděláme ani hrubou představu a budeme muset počkat na recenze.

I/O dlaždice - 6nm TSMC

Dlouho nejzáhadnější dlaždice se dočkala vysvětlení. Na co samostatnou dlaždici s rozhraními, když rozhraní obsahuje již SoC dlaždice? Důvod je prostý. Tím, že je IO dlaždice ze dvou stran obklopena dalšími dlaždicemi (což znamená, že z těchto stran je vybavena rozhraními k jejich propojení) nezůstal dostatek obvodové délky pro implementaci všech rozhraní, která lze u mobilního čipu očekávat. Intel to proto vyřešil přidáním nevelké I/O dlaždice, která obstarává zbývající rozhraní, která se již na SoC dlaždici nevešla.

Intel nastiňuje, že mohou existovat přinejmenším dvě varianty I/O dlaždice, které budou odstupňovány podle výbavy. Podporováno je např. rozhraní Thunderbolt 4 a další linky PCIe (ovšem bez podpory koherence), které nemusejí být na levnějších čipech přítomny. Zmínka o Thunderbolt 4 není překlepem. Navzdory ohlášení Thunderbolt 5 minulý týden nepodporuje Meteor Lake více než Thunderbolt 4, takže jak je to s nástupem 5. generace, zůstává otázkou. Buďto se na příští rok pro Meteor Lake chystá nová varianta I/O dlaždice podporující Thunderbolt 5, nebo se jeho podpory dočká až příští generace, Arrow Lake, chystaná na konec příštího roku.

Závěr

Přestože Intel zveřejnil velké množství údajů o výrobě, pouzdření a procesech, nedošlo na IPC ani na celkový procesorový nebo grafický výkon. V souvislosti s procesy bylo několikrát zdůrazněno, že nové procesy umožňují zvýšení frekvencí, ale Meteor Lake je využívá primárně pro zvýšení energetické efektivity. Jinými slovy to vypadá, že (jak už nastínily uniklé výkonnostní testy), nelze očekávat významné zrychlení oproti Raptor Lake, spíše významné snížení spotřeby.

• 5GHz Meteor Lake otestován

Intel dále uvedl, že Meteor Lake lze přepnout z 28W do 10W režimu, ve kterém notebooky vydrží v herní zátěži déle běžet na baterii:

Opět však chybí jakékoli údaje o výkonu, které by nám řekly, jak snímkovou frekvenci ovlivní zkrouhnutí energetického rozpočtu integrované grafiky na cca jednu desetinu (9,8 W→0,84 W). S hodnocením největšího architektonického posunu v klientském segmentu za posledních 40 let (jak Intel Meteor Lake na Innovation 2023 označil) tedy nezbude než počkat na letošní Vánoce.