Intel Meteor Lake处理器全面解析

Intel 终于在Innovation 2023上正式揭晓Meteor Lake处理器，做为Intel在2023年下半年推出的新一代产品，采用全新核心架构、设计方法、功能和命名方式，将为笔电带来前所未有的效能和AI能力。  

Intel Meteor Lake 处理器背景和发展

提到Meteor Lake系列处理器，Intel在2021年的IDM 2.0演讲中首次透露该系列处理器的消息，并确认它已经完成基于最新制程技术的计算模块（compute tile）的设计。随后，Intel 在各种活动中逐步揭露更多关于Meteor Lake处理器的信息和细节，例如在2022年的Hot Chips会议上展示下一代路线图，强调芯片堆叠和芯片化（chiplet）的未来。

段落大纲

Intel Meteor Lake 处理器背景和发展

Intel Meteor Lake 处理器芯片堆叠设计

最新最强的CPU/GPU核心

Intel Meteor Lake SKU 配置

Intel Meteor Lake 性能预期

Intel Meteor Lake 正式推出时间    

Meteor Lake 处理器是继 Raptor Lake 处理器之后新一代产品，它不仅使用了新的工艺技术，也采用全新核心架构。同时，它也是Intel第一个完全采用芯片堆叠设计的客户端处理器，利用最新的封装技术Foveros。   作为第一代 Meteor Lake 系列处理器，玩家可以期待具备以下特性：

三重混合 CPU 架构 （ P / E / LP-E 核心）

全新 Redwood Cove （P-核心）

全新 Crestmont （E-核心）

H/P 系列最多 14 个核心 （6+8）、U 系列最多 12 个核心 （4+8）

Intel 4 制程节点用于 CPU，台积电用于 tGPU

Intel Xe-MTL GPU具有最多128个EU

支持最高LPDDR5X-7467 和 DDR5-5200

支持最高96GBDDR5和64GB LPDDR5X容量

Intel VPU 用于 AI 推论，具有 Atom 核心

x8 Gen 5 线路用于独立 GPU （仅 H 系列）

支持三个 x4 M.2 Gen 4 SSD

四个 Thunderbolt 4 接口

另外，新一代Meteor Lake架构处理器仅会在笔电平台上推出，并不会推出桌面处理器版本，尽管Meteor Lake是采用新的Core Ultra形式命名，但桌面版的处理器仍是以Intel 14代作为延续。 而新的 Core Ultra 命名形式则是会以 Meteor Lake 作为第一代，后续将会在其他笔电和桌上型处理器上采用。所以，新的芯片将不再使用传统的Core i3、Core i5、Core i7和Corei9的品牌，而是改为Core 3、Core 5、Core 7和Core 9。这些变化将反映在品牌字符串、文本和产品徽章上。

旧命名方案：Core i3、Core i5、Core i7、Core i9

新命名方案：Core 3、Core 5、Core 7、Core 9

Intel Meteor Lake 处理器芯片堆叠设计

在 Meteor Lake 处理器上，Intel 采用全新芯片布局，包括不同的功能模组或芯片，它们有各自不同的 IP。在大多数Meteor Lake处理器上会发现一共有四个模块，包括CPU、GPU、SOC和IOE。这四个模组都使用内部和外部的制造流程，代表有些模组是由Intel自己制造，而其他的则是由第三方厂商如台积电制造。   主要的CPU模组将使用Intel 4（7nm EUV）制程节点，而SOC模组和IOE模组则将采用台积电的6nm制程节点（N6）。tGPU 也是 Meteor Lake 处理器的重要组成部分，它是 iGPU （Tiled-GPU） 的新名称，并使用台积电的 5nm 制程节点。简单总结一下：

Compute Tile 计算模块：Intel 4 （7nm EUV）

Graphics Tile 图形模块：台积电 5nm

SOC 模组：台积电 6nm

IO 模组：台积电 6nm

 

 

 

  其中的计算模块可以在不同的核心数、核心代数、节点和缓存之间进行完全扩展。Intel 不仅可以在其 Foveros 3D 封装处理器中混合和匹配不同的核心架构，还可以向上或向下扩展到不同的节点。而图形模块也可以在核心数、节点和缓存方面进行扩展。 SOC 模块也可以根据 SKU 的不同而向上或向下扩展，此处主要是低功耗 IP （指 VPU）、SRAM、IO 和可扩展的电压设计。最后一个模块是I/O扩展器，或简称IOE，该模块在通道数、带宽、协议和速度方面都可以完全扩展。

这些图表虽然只是用于说明目的，但它们显示一个 tGPU 区块从 4 个 Xe 核心 （64 EUs） 扩展到 12 个 Xe 核心 （192 EUs） 的特点。此外，根据同一张图片中的芯片拍摄，可以看到8个Xe核心（128 EUs），这8个Xe核心包括前述的128个矢量引擎、2个几何管线、8个采样器、4个像素后端和8个光线追踪单元。每个Xe核心都包含16个256位的矢量引擎和192KB的共享L1快取。 介绍完各个模块之后，就到了封装阶段，为此，Intel 展示了 CPU 芯片是如何排列在一起的。最上层有一个背面金属化层，也是 Foveros 被动芯片所在的地方，而其下层则是刚刚讨论过的模块，这些模块使用 36um 间距 （芯片对芯片） 的互连连接到基础模块。基础模块具有大电容，并具有用于 IO/电源传递和 D2D 路由的金属层。   Intel 还提供基础模块金属层的特写，其中包含 3D 电容和芯片对芯片的电源传递以及封装 I/O 路由。每个金属层都是模块化的，具有用于逻辑和内存的主动硅。顶部和底部有封装凸块，用于与顶部和底部层互连。

这里显示的配置也是针对移动平台的芯片，具有6+8 （6 P-Core + 8 E-Core） 的布局，可以注意到CPU/IOE模块和图形模块之间有两个D2D（芯片对芯片）连接，导入SOC模块。这是Foveros 3D封装的一部分，Intel表示在主要的芯片上方有一个被动的互连器，它是基于Intel自己的22nm制程，这个互连器目前没有任何作用，但该公司计划未来使用更先进的封装技术以便在其中使用主动芯片。Intel Meteor Lake 处理器不使用 EMIB 技术。

 

 

 

  Meteor Lake在新的Intel 4制程技术和优化的帮助下，能够达到比前一代Alder Lake CPU更高的最大涡轮功率，Intel展示了一个老派的比较，显示MeteorLake CPU在I/O能力方面相比HaswellCPU有多大的进步。Intel也提到价格问题，指出随着新一代晶圆价格的上涨，开发单芯片设计的成本也会增加。

Intel 笔电处理器系列比较

最新最强的CPU/GPU核心

从前文我们已经提到，Intel Meteor Lake 的计算模组再次采用混合架构的布局，P-Core 使用全新的 Redwood Cove 架构，E-Core 则是 Crestmont。与以往一样，每个 Redwood Cove 核心都将支持 SMT，而 Crestmont 核心则不支持 SMT，这是 E-Core 的常见现象。在IPC提升方面，Intel 4制程节点本身应能带来20%的功耗比提升。   所以谈到核心本身，P-Core是针对高效能而设计的，通过提高整体芯片效率、增加每核带宽、改进性能监测单元，以及通过Intel的Thread Director改进反馈。每个 P-Core 都有 2MB ML 快取、64KB I-Cache 和 48KB Data Cache。

E-Core 部分 Intel 表示对比前一代 E-Core（Gracemont）相比有显著的提升，包括 IPC、AI 加速、增强分支预测和通过最新版本的 Intel Thread Director 改进反馈。E-Core 最多有 4MB L2 快取、32KB Data Cache（带 ECC）和 64KB 的 I-Cache。

SoC 模块中还有一个低功耗版本的相同架构 E-Core 核心，主要用于实现最大效率，而标准 E-Core 则提供高效多线程性能。 Intel 也更新了其 Thread Director 技术，它可以帮助为任何特定工作负载分配最佳核心。Meteor Lake 将通过 Thread Director 以及 Windows 中的 OS 特定优化来实现调度改进。

网友@Locuza_ 早前提供了一个Meteor Lake处理器die的解剖照（上图），里头可见Meteor Lake有2个P-Core和2个E-Core集群，共8个E-Core。每个P-Core都有3MB L3快取，而每个E-Core集群也有3MB L3快取。至于 L2 快取，Redwood Cove 架构似乎有 2MB，先前的 Gold Cove 架构则有 1.25MB，而每个 Cresmont 架构集群似乎有 3MB L2 快取。   在GPU方面，Intel将利用其Arc Alchemist图形架构Xe-LPG版本，这个芯片将在图形模组中搭载128个EU，并使用TSMC的5nm制程节点。据报道，其iGPU内显可以达到2.2GHz时脉速度，这与Alchemist桌上型版本在更高TDP下能够达到的速度相当，应该能让FP32计算性能达到4.5TFLOPs，相比于Reaptor Lake-H处理器上的Iris Xe 96 EU图形，能带来2.25倍计算能力提升。 由于AMD的RDNA GPU有不同的架构，并且以不同的方式计算FP32 TFLOPs，所以无法与之进行比较，但先前有制造商指出Intel内显效能逼近RTX 3050，看起来Intel可能会在与AMD的Radeon 700MiGPU竞争上取得领先优势。   此外，在 Meteor Lake 上搭载 Alchemist 架构也意味着将支持 DirectX 12 Ultimate 和 XeSS 等一系列功能，这些功能到目前为止只限于 Intel 桌上型 Arc 显示卡阵容。当然，也别忘了传闻中备受期待的Adamantine 快取也是一大看点，据说它将出现在一些 Meteor Lake SKU 上，最高可达 128MB 容量，这个快取对于通常缺乏带宽的内显来说是一个重大的提升。由于 Adamantine L4 快取也能被计算模块使用，因此可以带来更快的启动时间和相比于将数据移动到主 DRAM 而言更低的延迟。 Intel还展示了 Xe-LPG 图形IP各个部分性能提升的分解，大多数部分如顶点处理、三角形绘制、像素混合和计算都提升了2.1~2.6倍，但深度测试速率相比 Raptor Lake 提升了 6.6 倍。此外，由于有硬件加速光线追踪支持，这部分也能得到 2.64 倍的提升。Intel 一直在努力加强其驱动程序和软件生态系统，所有这些努力都将滚动到 Meteor Lake 上的 Xe-LPG。   而实际上来说，我们目前已经看到 7 款 SKU 信息曝光，它们都是 MTL-H 系列的一部分，拥有 14 和 12 核心的配置。 Intel Core Ultra 9 185H 似乎是目前看到最快的 SKU，拥有 14+2 核心，20+2 线绪，24MB L3快取，以及最高 5.1GHz 的加速时钟。谈到时脉，Meteor Lake作为Intel 4制程节点的第一代产品，与经过优化的Intel 7制程节点相比，势必会有一些数字下降。 但话又说回来，Intel最快的第12代Corei9-12900HK处理器在推出时也只能达到5.0GHz，而它的后继者则将时脉提高了额外400MHz（Core i9-13900HK）。所以5.1GHz以及更高的频率对于Intel 4来说是一个很好的开始，随着工艺技术和Intel EUV实现的改进，未来数字只会越来越好。

Intel 10 – Core i9-11980HK – 5.0 GHz（最高时脉）

Intel 7 – Core i9-12900HK – 5.0 GHz（最高时脉）

Intel 7 – Core i9-13900HK – 5.4 GHz（最高时脉）

Intel 4 – Core Ultra 9 185H – 5.1 GHz（最高时脉）

其余 SKU 及其相关规格如下表所示（请注意，这些规格在 Intel 正式公布之前都不是最终的）。

Intel Meteor Lake 性能预期

目前当然还没有任何正式的数字能实际测试判断，但预期 Meteor Lake 处理器在增加了新核心后，性能会有不错的提升。早前已经看到过一些曝光，其中这些芯片比现有的 Raptor Lake 处理器略快一些，而这些也都还是早期的工程样品。一旦最终的CPU和GPU性能数字开始出现，将看到更大的提升。效率也将是 Meteor Lake 处理器的一个重要优势，因为它们是围绕笔电平台设计的。 以下是最近泄漏出来的 Core Ultra 7 155H 和 Core Ultra 5 125H 基准测试结果，在多线程性能测试中，前者超过 Core i9-13900H，后者则是已超过 Core i7-13700H。

Intel Meteor Lake 正式推出时间

Intel已经确认，Meteor Lake的第一代Core Ultra家族正式发布将在12月14日。届时，这些芯片将在各式笔电厂商新品中登场，可以期待在同一时间看到规格、基准测试、各种产品等等。 编辑：黄飞