Intel apresenta inovações de arquitetura e nova tecnologia de transistor durante Architecture Day 2020

Durante o evento para imprensa Architecture Day 2020, o arquiteto-chefe Raja Koduri e demais profissionais e especialistas em arquitetura da Intel detalharam o progresso da Intel nos seus seis pilares de inovação tecnológica. A grande novidade foi a tecnologia SuperFin de 10nm, o maior aprimoramento único de intraconexões na história da Intel que proporciona melhorias comparáveis a uma transição de conexões completa.

A empresa também forneceu detalhes sobre a microarquitetura Willow Cove e a arquitetura de SoC (system on a chip) Tiger Lake para dispositivos móveis, além de uma amostra das arquiteturas gráficas Xe totalmente escaláveis. As novas arquiteturas irão atender a diversos mercados, incluindo consumidores, computação de alto desempenho e jogos. A abordagem de design desagregado da Intel, combinada à tecnologia de empacotamento avançado, ofertas de XPU e estratégia centrada em software reforçam o foco da Intel no desenvolvimento de produtos de ponta em todo o portfólio para clientes.

Tecnologia SuperFin de 10nm

• Depois de anos de ajustes no transistor FinFET, a Intel está redefinindo a tecnologia a fim de permitir o maior aprimoramento intraconexões de sua história, oferecendo melhorias de desempenho comparáveis a uma transição de nós completa. A tecnologia SuperFin de 10nm combina os transistores aprimorados FinFET da Intel ao capacitor Super MIM (Metal-Insulator-Metal). A tecnologia SuperFin proporciona fonte / drenagem epitaxial aprimorada, processo de gate aprimorado e pitch de gate adicional, permitindo maior desempenho por meio de:
  • Aumento do crescimento epitaxial das estruturas cristalinas na fonte e no dreno, aumentando assim a tensão e reduzindo a resistência a fim de permitir mais corrente através do canal.
  • Melhora do processo de porta para impulsionar a mobilidade de canal, dando mais agilidade aos operadores de carga
  • Opção de porta adicional para maior corrente de acionamento em certas funções do processador que exigem desempenho máximo
  • Uso de uma nova barreira fina para reduzir a resistência de via em 30% e melhorar o desempenho de interconexão
  • Capacidade 5x maior dentro do mesmo espaço físico comparado ao padrão da indústria, levando a uma redução da queda de tensão e, consequentemente, a um desempenho significativamente aprimorado do produto.  A tecnologia é baseada em uma nova classe de materiais dielétricos Hi-K, empilhados em camadas ultrafinas com vários angstroms de espessura a fim de formar uma estrutura de “super trama” de repetição. Trata-se de uma tecnologia totalmente nova no setor, muito à frente das ofertas atuais de outros fabricantes
• O processador móvel de próxima geração Tiger Lake é baseado em tecnologia SuperFin de 10nm. O Tiger Lake está em fase de produção e deve chegar às mãos do consumidor por meio de sistemas desenvolvidos pelos fabricantes previstos para as festas de final do ano.

Empacotamento

• Processador de teste de colagem híbrida pronto no segundo trimestre de 2020. A colagem híbrida é uma alternativa à colagem tradicional por “termocompressão” usada na maioria das tecnologias de empacotamento atuais. A nova tecnologia permite alturas de colisão de 10 mícrons e menos, com densidade de interconexão e largura de banda muito mais altas, além de menor consumo energético.

Arquiteturas de CPU Willow Cove e Tiger Lake

• Willow Cove é o codinome da próxima geração de microarquitetura para CPU da Intel. A novidade proporciona aumento no desempenho da CPU com grandes melhorias de frequência e maior eficiência de energia e tem como base os mais recentes avanços de processo, a tecnologia SuperFin de 10 nm e a arquitetura Sunny Cove. Além disso, conta com arquitetura de cache reprojetada para um MLC não incluído de 1,25 MB e aprimoramentos de segurança graças à tecnologia Intel® Control Flow Enforcement.
• Tiger Lake irá oferecer desempenho inteligente e avanços revolucionários em vetores fundamentais da computação. Com otimizações abrangendo a CPU e aceleradores de IA, trata-se da primeira arquitetura SoC com a nova microarquitetura gráfica Xe-LP. Além disso, a arquitetura Tiger Lake irá revolucionar o desempenho da CPU, com melhorias massivas no desempenho de IA e um enorme salto no desempenho gráfico com um conjunto completo dos melhores IPs da categoria em todo o SoC, como o novo Thunderbolt 4 integrado. A arquitetura SoC Tiger Lake oferece:
  • Novo núcleo de CPU Willow Cove – com aumento significativo de frequência baseado nos avanços da tecnologia SuperFin de 10nm.
  • Novos gráficos Xe com até 96 unidades de execução (EUs) e aperfeiçoamentos significativos de eficiência de desempenho por watt.
  • Gestão de energia – Escalamento de frequência de tensão dinâmica (DVFS) autônomo em malha coerente e eficiência aprimorada do regulador de tensão totalmente integrado (FIVR).
  • Malhas e memória – Aumento de 2x na largura de banda da malha coerente, largura de banda de memória de aproximadamente 86GB/s, LP4x-4267 validado, DDR4-3200 e capacidade de arquitetura LP5-5400.
  • GNA 2.0 com IP dedicado para descarregamento de inferência neural de baixa potência da CPU com utilização da CPU aproximadamente 20% menor no GNA vs. CPU (com carga de trabalho de supressão de ruído em execução).
  • IO – TB4 / USB4 integrado, PCIe de quarta geração integrado na CPU para baixa latência e acesso de dispositivo de alta largura de banda à memória.
  • Display – até 64GB/s de largura de banda isócrona para a memória para vários displays de alta resolução. Rota de malha dedicada à memória para manutenção da qualidade do serviço.
  • IPU6 – até seis sensores com 4K30 de vídeo, 27MP de imagem, até 4K90 e 42MP de capacidade arquitetônica de imagem.

Arquitetura híbrida

• A Intel comprova o avanço de sua arquitetura híbrida com Alder Lake, produto para clientes de última geração da Intel. O Alder Lake irá combinar duas novas arquiteturas: Golden Cove e Gracemont. Ambas foram otimizadas a fim de oferecer desempenho por watt aprimorado.

Arquitetura de gráficos ^Xe

• A Intel apresentou detalhes da arquitetura e software de baixo consumo Xe-LP, otimizada a fim de proporcionar desempenho eficiente em plataformas móveis. Xe-LP é a arquitetura mais eficiente da Intel para PCs e plataformas móveis com até 96 EUs e que chega com novos designs de arquitetura, incluindo computação assíncrona, instanciação de visualização, feedback de amostrador, mecanismo de mídia atualizado com AV1 e mecanismo de exibição atualizado. Assim, o usuário final terá acesso a novos recursos como Instant Game Tuning, captura, fluxo e maior nitidez de imagem. Quando o assunto é otimização de software, o Xe-LP terá melhorias de driver com um novo diretório DX11 e compilador otimizado.
• O primeiro processador Xe-HP já foi devidamente testado e aprovado. Trata-se da primeira arquitetura multi-tiled, altamente escalável e de alto desempenho da indústria, fornecendo desempenho de mídia de nível de rack de centro de dados, escalabilidade da GPU e otimização de IA. Além disso, a novidade cobre uma faixa dinâmica de computação de um bloco a dois e quatro blocos, funcionando como uma GPU multicore. Durante o Architecture Day, a Intel demonstrou o Xe-HP transcodificando 10 streams completos de vídeo 4K de alta qualidade a 60 FPS em um único bloco. Outra demonstração mostrou a escalabilidade de computação do Xe-HP em múltiplos blocos. A Intel já enviou amostras do Xe-HP para alguns clientes e planeja a disponibilização do Xe-HP na DevCloud da Intel® para desenvolvedores. O Xe-HP estará disponível em 2021.
• A Intel apresentou uma nova variável de microarquitetura Xe, a Xe-HPG. Trata-se de uma microarquitetura otimizada para jogos, combinando blocos de construção de bom desempenho / watt do Xe-LP, aproveitando a escala do Xe-HP para uma configuração maior e otimização de frequência de computação do Xe-HPC. Além disso, um novo subsistema de memória baseado em GDDR6 foi adicionado para melhorar o desempenho e o Xe-HPG terá suporte para rastreamento de raio acelerado. O lançamento do Xe-HPG está previsto para 2021.
• A Intel® Server GPU (SG1) é a primeira GPU de tamanho reduzido baseada em arquitetura Xe para o centro de dados. A SG1 conta com o desempenho de quatro DG1s em um formato reduzido para o centro de dados e é voltada a jogos em nuvem Android de baixa latência e alta densidade e transmissão de vídeo. A SG1 será enviada até o final do ano e entrará em fase de produção em breve.
• A DG1, primeira GPU de tamanho reduzido baseada em Xe da Intel, encontra-se em fase de produção com envio programado ainda para 2020. A DG1 já estão disponível na DevCloud da Intel® para usuários de acesso antecipado. Conforme anunciado no CES, a DG1 é a primeira GPU de tamanho reduzido da Intel para PCs baseada na microarquitetura Xe-LP.
• Novos recursos foram introduzidos tendo como base o Intel® Graphics Command Center (IGCC), incluindo o ajuste instantâneo de jogos e aprimoramento de jogos.
  • O ajuste instantâneo de jogos é um driver específico. Correções e otimizações podem ser enviadas aos usuários finais de forma muito mais rápida e sem necessidade de download e instalação completos de driver, exigindo um único opt-in do usuário por jogo.
  • O aprimoramento de jogos funciona de forma adaptativa perceptual – um algoritmo de aperfeiçoamento adaptável baseado em shader de computação que aumenta a clareza das imagens de jogos.  O recurso é especialmente útil para títulos que usam escalamento de resolução a fim de equilibrar qualidade de desempenho e qualidade e é opcional no IGCC.

Arquiteturas para o centro de dados

• O Ice Lake é o primeiro processador escalável Intel® Xeon® baseado em 10nm e deve chegar ao mercado no final do ano, proporcionando aumento de desempenho significativo em termos de rendimento e capacidade de resposta entre cargas de trabalho. A novidade contará com um conjunto de tecnologias, incluindo criptografia de memória total, PCIe de quarta geração, oito canais de memória e aprimoramentos do conjunto de instruções que aceleram as operações criptográficas. A família Ice Lake também terá opções para armazenamento em rede e internet das coisas (IoT).
• O Sapphire Rapids é a nova geração de processadores escaláveis Intel Xeon com base na tecnologia SuperFin aprimorada e oferecerá tecnologias padrão líderes da indústria, incluindo DDR5, PCIe Gen 5 e Compute Express Link 1.1. Sapphire Rapids será a CPU usada no sistema do supercomputador exascale Aurora do Argonne National Lab, nos EUA. Trata-se de mais um passo da nossa estratégia de aceleração de IA incorporada com um novo acelerador, o Advanced Matrix Extensions. Os primeiros envios do Sapphire Rapids devem acontecer no segundo semestre de 2021.
• Como prova do nosso compromisso com a inovação contínua para o avanço das tecnologias FPGA e liderança na terceira geração consecutiva de transceptores, a Intel anuncia que tem o primeiro transceptor 224G-PAM4 TX de próxima geração do mundo.

Software

• O oneAPI Gold estará disponível até o final do ano, oferecendo aos desenvolvedores qualidade de produção e desempenho em arquiteturas escalares, vetoriais, matriciais e espaciais. A Intel lançou sua oitava iteração do oneAPI Beta em julho, oferecendo novos recursos e aprimoramentos para análise de dados distribuída, desempenho de renderização, criação de perfil e biblioteca de vídeo e threading. A GPU de tamanho reduzido DG1 está atualmente disponível para desenvolvedores por meio do Intel® DevCloud, fornecendo acesso a bibliotecas e kits de ferramentas e permitindo que esses profissionais comecem a escrever softwares usando o oneAPI antes de terem o hardware em mãos.
• As novas declarações representam o progresso na estratégia de inovação de seis pilares de tecnologia da Intel; a Intel está aproveitando ao máximo sua posição única na indústria a fim de oferecer uma combinação de arquiteturas escalares, vetoriais, matriciais e espaciais implantadas em CPUs, GPUs, aceleradores e FPGAs unidos por um único modelo de programação, o oneAPI, a fim de simplificar o desenvolvimento de aplicativos.