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2026-04-20 02:25:34 | 来源：人民网出品 9415

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从技术层面聊聊,英特尔Panther Lake为何非常值得期待？|Lake|英特尔|处理器_新浪科技_新浪网

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【ZOL中关村在线原创技术解析】此前，我们对英特尔Panther Lake处理器的架构以及核心IP设计做了比较全面的分析，了解了其在能效、性能方面的表现以及CPU、GPU、NPU、IPU等计算单元的新特性以及升级点。不过在一些细节技术层面，如封装、分支预测、线程调度、电源管理、GPU/NPU计算单元技术细节等方面未进行深入探究，所以才有了这篇Panther Lake的“技术细节补完”内容。作为Intel 18A制程工艺打造的首款移动端处理器平台，Panther Lake汲取了上一代Lunar Lake的高能效和Arrow Lake的高性能优势，在CPU和GPU性能方面相较上一代产品均提升了50%，这样的性能进步在近年来的移动端处理器领域极为罕见，同时其在性能大幅提升的情况下，依旧保持出色的能效体验，可以说是展现出了Intel 18A制程工艺的核心优势。·Intel 18A制程工艺的核心优势来自于两大关键技术突破那么肯定会有朋友存疑——Intel 18A制程工艺的核心优势到底是什么？其实答案就是两大关键技术的突破：RibbonFET全环绕栅极晶体管技术以及PowerVia背面供电技术。了解半导体芯片的朋友都知道，性能提升其实简单来说就是来自于晶体管密度的不断增加。但是对于芯片厂商来说，在提升晶体管密度的同时又要不断缩减芯片面积，这就造成了高制程节点下良率、供电/漏电、发热等层面的巨大挑战。Intel 18A制程工艺之所以能够在1.8nm制程下通过晶体管密度提升提高性能的同时，还能够获得良好的能效表现，正是在确保良率的基础上，通过RibbonFET全环绕栅极晶体管技术以及PowerVia背面供电技术解决了供电、漏电、发热等棘手问题。另外在10月初笔者受英特尔邀请前往美国亚利桑那州凤凰城参观英特尔Fab52晶圆厂时，已经看到有ASML光刻机正在量产Panther Lake芯片，这意味着其良率已经达到了正式投产的要求。而且Intel 18A现阶段的良率其实已经高于英特尔在过去十五年推出的制程节点。回到两大关键技术，RibbonFET全环绕栅极晶体管实现了全环绕栅极（GAA）架构，以垂直堆叠的带状沟道，提高晶体管的密度和能效，实现电流的精准控制，在实现晶体管进一步微缩的同时减少漏电问题发生。通过下图可以看到，沿用多年的FinFET晶体管单个鳍片为三面通电，而RibbonFET全环绕栅极晶体管每一个鳍片实现了四面全包围通电，漏电率显著降低的同时，整个晶体管体积得到大幅缩减。晶体管作为半导体芯片最为关键的元件，会直接对性能产生影响，积热造成的处理器频率下降是影响性能体验最为直观的因素。而半导体芯片性能提升又与晶体管密度关系密切，不断缩小的芯片面积与不断增加的晶体管密度看似是一组矛盾因子，因此需要RibbonFET全环绕栅极晶体管这样的技术突破来冲破壁垒，确保更高晶体管密度下的性能释放不被电流和温度所影响。PowerVia背面供电技术则是对芯片制造进行了全面革新，越来越多的使用场景都需要尺寸更小、密度更高、性能更强的晶体管来满足不断增长的算力需求，但混合信号线和电源一直以来都在“抢占”晶圆内的同一块空间，从而导致拥堵，并给晶体管进一步微缩增加了难度。PowerVia背面供电技术通过将粗间距金属层和凸块移至芯片背面，并在每个标准单元中嵌入纳米级硅通孔 (nano-TSV)，以提高供电效率。这项技术实现了ISO功耗效能最高提高4%，并提升标准单元利用率5%至10%。得益于两大关键技术的突破，首个Intel 18A制程处理器Panther Lake真正实现了芯片性能、密度和能效的显著提升。·封装制程技术突破，为Panther Lake打下了很好的基�。胍嬲⒒又瞥碳际跤攀�，少不了先进封装技术的支持。2023年9月，笔者受英特尔邀请参观了其位于马来西亚槟城的PG8、PG15、PG16三个封装厂区，以及位于居林（Kulim）的DSDP/SIMS工厂，全面了解了英特尔在2D和3D封装技术领域的硬核实力。本次推出的Panther Lake可以说是英特尔先进封装技术的得意之作。首先，英特尔通过EMIB-M 2.5D技术，帮助自家新一代处理器实现了关键性能突破：一方面缩小了Bump pitch（凸块）的间距，并且提升了Bump density，也就是密度，另一方面还显著的降低了芯片间C2C的功耗含量，增强了信号的完整性和效率。同时，英特尔通过Foveros Direct 3D封装技术（Panther Lake使用到的是Foveros-S 3D封装），将以往的凸块直连改变为铜对铜的混合键合，其好处是带来了更高的密度、更低的延迟、更低功耗的互连，这也是未来大规模系统级集成的核心技术。另外尤其是用在服务器方面，它可以为更大面积的芯片，更大规模的互连带来极大好处，比如与Panther Lake一同推出的288核小核的Clearwater Forest，也就是至强6+处理器上，这项封装技术实现了量产。Panther Lake主要使用了Foveros-S 2.5D封装技术，各个功能�？楹捅欢∧？橄嗔浞址⒒悠湓诟呙芏�、高能耗场景下的优势。此前我们在Panther Lake技术解析文章中介绍了它的全新性能核以及能效核架构，本文不再赘述。下面我们从性能核和能效核的相关技术优化，来聊聊Panther Lake的性能为何会有50%的提升幅度。·性能核优化首先我们来看看性能核的相关技术优化。分支预测其实除了核心架构之外，分支预测是现代处理器提升性能的核心技术指标之一。优秀的分支预测可以减少流水线停顿、优化指令预期和缓存命中，应对复杂控制流，并且可以对编译器与代码进行优化。Panther Lake的分支预测并非推到重来，而是在前代Lunar Lake引入分支预测新算法的基础上，进行了深度迭代与优化，目的是让分支预测效率更高。同时Panther Lake的分支预测准确度也得到了进一步提升。了解处理器技术的朋友都知道，分支预测的核心在于CPU预判程序执行路径中可能出现的分支，并提前做好准备。这包括预测分支的走向，以及能够多快地将预测结果反馈给CPU核心流水线。在Panther Lake这一代的分支预测方面，相比Lunar Lake而言，首先在预测准确性上有了进一步提高，另外分支预测的延迟也大幅度缩短，这意味着CPU能够将更少的时间花费在预测和修正的开销上，而将更多的时间投入到真正有用的计算任务中，从而显著扩大有效计算时间的占比。最终结果就会直接体现在用户能够直观感受到的CPU性能显著提升。内存消歧除了分支预测之外，在针对内存密集型负载时，Panther Lake的内存消歧技术也会对其性能体验的提升有明显的助力。从传统层面来讲，CPU在处理内存读写操作时，往往需要严格遵循指令的顺序。例如，一个读取操作可能依赖于前一个写入操作的结果，或者多个操作指向同一内存地址时，必须按序执行。这种严格的依赖关系导致内存单元经常处于等待状态，使得内存带宽的利用率低下，无法充分发挥硬件潜力。而内存消歧技术的核心在于，它能够智能地预测并打破这种表面依赖关系，允许CPU的多个执行单元进行乱序（Out-of-Order）或并行的内存读写操作，从而充分利用内存带宽。当然，在实际代码中，真正的内存依赖关系依然存在。内存消歧技术的高明之处在于，它能精准预测哪些操作可以并行执行，哪些存在真实依赖。一旦预测错误或检测到实际冲突，它能以极快的速度进行恢复，以确保程序的正确性。通过这种机制就能够显著提升CPU与内存之间的带宽利用率。这部分内存消歧在Cougar Cove上，相比前代Lion Cove做了更好的提升，消歧技术性能更可靠，细节更准，并且恢复更快。TLB增强此外，英特尔对Panther Lake进行TLB升级。TLB简单理解就是一种缓存，其本质上是CPU内部虚拟地址到物理地址的映射缓存。对于混合型工作负载，TLB至关重要。它避免了CPU频繁访问系统内存进行耗时的页表遍历，而是将常用的地址映射预先存储，实现快速查找。这极大地加速了内存访问，显著提升了复杂场景下的性能。这一次在Panther Lake里，英特尔实现了1.5倍的TLB容量提升，这一点得益于Intel 18A先进制程以及PowerVia这些关键技术，将TLB做到50%的容量扩容，对现代性的复杂性工作负载来说体验会更好。另外，Panther Lake性能核其实还能够做到16.67MHz的精准时钟频率间隔，这意味着内部能够实现更精细的性能与能效调控，从而提供更快速的响应和更精确的核心性能与功耗管理。·能效核优化与性能核一样，能效核的分支预测能力以及内存消歧也得到了相应增强，这里就不再赘述。动态预取器控制首先我们来聊聊动态预取器控制。预取器的核心作用是预测CPU即将需要的数据和指令，并提前将其从内存加载到缓存中，以确保执行单元能够持续高效工作，避免因等待数据而产生的空闲。而动态体现在，Panther Lake的预取器能够根据当前的工作负载类型和实时变化，智能地调整预取策略。这不仅能最大限度地保持执行单元的繁忙状态，提升性能，还能在某些场景下，通过优化预取行为，有效降低不必要的功耗。NanocodeNanocode可以理解为比传统Microcode更底层的微操作指令。Microcode通常面向CPU的逻辑�？�，定义了如何执行一条复杂指令。而Nanocode则将Microcode进一步分解，直接面向前端的硬件执行小单元，例如一个独立的加法器或加载单元。这种更细粒度的控制，使得Panther Lake能够更精准、更灵活地调度硬件资源。举例来说，当某个执行单元因Microcode的粗粒度定义而无法充分利用时，Nanocode能够打破这种限制，将任务的细小部分分配给当前空闲的硬件单元。通过这种方式，Panther Lake大幅提高了硬件资源的利用率，进而显著提升了整体性能并降低了CPU的执行延迟。另外相比前代Arrow Lake平台来说，Panther Lake的Nanocode可以覆盖的应用场景更多。以前可能只针对某几种类型的负载，但是在Panther Lake更加丰富，这意味着在更多应用场景下，Panther Lake能够充分释放能效核的性能与低功耗优势。GPU部分作为移动端平台来说，Panther Lake的iGPU部分也是相当令人期待，毕竟Lunar Lake的锐炫140V/130V核显带来了极其惊艳的图形性能表现，甚至让轻薄本、商务本都具备了1080p分辨率、中低画质下运行3A游戏的能力，这一变化彻底改变了轻薄本、商务本的应用方式。而Panther Lake的GPU采用了全新的Xe3架构，新增支持了多帧生成技术，核心规模也得到大幅度拓展，所以明年Panther Lake产品上市之后，图形性能应该会给大家带来极其惊喜的表现。下面咱们看看为什么我们会如此期待Panther Lake的iGPU的表现。这次Panther Lake的iGPU优化主要是扩展性层面的提升，这使其核心实现了更大的规模。单个渲染切片最多包含的Xe核心达到了6个，顶配型号拥有12个Xe核心，这种核心规模的升级对于GPU而言就是最直接的性能提升手段。同时，Panther Lake把GPU�？榇蛹扑隳？橹蟹掷氤隼�，所以核心规模的配比上相比以往会更加灵活。首发有4核和12核，后续随着型号的丰富，其实Xe核心的数量会非常灵活。不像以往设计在计算模块中无法更改。同时，12核心GPU还提供了更大的二级缓存容量，由此前的8MB提升到16MB，更大的L2缓存可以减少约17%到36%的对主内存的访问次数，通过更低频次的内存访问，提供更流畅的体验。核心规模拓展加上L2缓存扩容之外，关键计算单元的性能优化也是Panther Lake iGPU体验提升的关键一环。这里包含了第三代Xe核心、更强的光追单元、更好的矢量引擎以及更出色的图形专用硬件管线。在Xe3核心中，提供了8个512位矢量引擎和8个2048位XMX引擎，并且将L1缓存增加了三分之一，赋予了Xe核心更强大的性能。在Xe矢量引擎中，线程数增加了25%，还添加了可变寄存器分配。通过增加线程数和可变寄存器分配，英特尔有效提升了Xe矢量引擎的使用效率，使得相同的硬件能够支持更多、更快的负载。同时，Panther Lake的iGPU支持原生FP8反量化，以及SIMD16原生ALU、三路并发、扩展数据指令集与FP64，并支持Xe矩阵扩展。此外，这一代iGPU在AI算力方面直接提升到了120TOPS，巨大幅度的提升来自于XMX AI加速引擎。其每个时钟周期可执行1024个XMX TF32操作，支持2048个XMX FP16/BF16运算，4096个XMX INT8运算和8192个XMX INT4/INT2运算，这些都比上一代有了显著提升。在光追单元方面，这一代开始支持异步光线追踪的动态光线管理。其实在光线追踪中最具挑战性的是管理大量光线，当光线过多导致硬件单元无法及时处理时就会发生拥塞。此时，GPU就需要一个更优的调度机制，能在拥塞即将到来时降低光线分发频率，这自然需要高效的调度器设计。Xe3支持下一代异步光线追踪的动态光线管理，可大幅提升光线追踪负载下的性能。GPU性能升级的另一大关键优化就是固定功能管线。其核心是英特尔为Panther Lake的GPU带来了全新的URB管理器。URB是一个存储单元，用于GPU内部子单元之间的数据转换和传输。在以往的URB设计中，即使只传输少量数据，也需要对整个URB进行同步，效率自然会比较低下。新的URB管理器设计允许对部分URB进行传输同步，最高可支持2倍的异向性过滤，并使模板测试速率最高提升2倍。基于上述升级，Panther Lake的Xe3核显性能非常让人期待。在CPU与GPU性能大幅提升的同时，Panther Lake在NPU、IPU、内存性能、无线连接能力等方面也有着极大程度的升级。而基于这些升级，英特尔也有意推动PC行业伙伴去打造支持高效AI智能体的全新业态PC产品。通过强力的硬件以及丰富的软件栈，构建本地AI智能体，让电脑变得更加智能化，用户只需要一条或几条指令，就可以自动调用各类软件完成复杂工作流，这可以说是非常领先的一种未来PC发展理念。总体来说，Panther Lake作为Intel 18A制程工艺的首个处理器平台，其整体表现相当值得期待。根据官方消息来看，预计明年1月份的拉斯维加斯CES上就会有搭载Panther Lake的新品亮相。笔者最近也接到了一些PC厂商的CES参展邀请，如果能够成行的话，我会给大家在CES前方带回第一手的Panther Lake新品报道。 (function(){ var adScript = document.createElement('script'); adScript.src = '//d1.sina.com.cn/litong/zhitou/sinaads/demo/wenjing8/js/yl_left_hzh_20171020.js'; document.getElementsByTagName('head')[0].appendChild(adScript); })();

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