هر آنچه در مورد پردازنده‌هاي هيبريدي Lakefield اينتل مي‌دانيم

هر اندازه پردازنده‌هاي اينتل در سال‌هاي گذشته بازار لپ‌تاپ‌ها را بيش از گذشته به سيطره‌ي خود در آوردند، اين محصولات بيش از گذشته در معرض رقابت با محصولات شركت‌هاي ديگر نظير كوالكام و AMD قرار گرفتند. اينتل براي پيروزي در اين آوردگاه، اصول طراحي خاصي را در تراشه‌هاي خود اتخاذ كرده است. اين شركت با توسعه‌ي پردازنده‌هاي Lakefield با طراحي هسته‌هاي CPU هيبريدي، كوشيده است تا تحولي در دستگاه‌هاي محاسباتي قابل حمل به وجود آورد. در اين رابطه اينتل هسته‌ي پردازنده‌ي بزرگي را با سطح عملكرد بالا با هسته‌هاي پربازده و كم‌مصرف تركيب مي‌كند و محصول نهايي، پردازنده‌هايي با سطح عملكرد و توان مصرفي متوازن خواهد بود.در نهايت متخصصان در زمان نياز به هر يك از اين دو ويژگي دسترسي جداگانه دارند.

سه سال قبل، ويلفرد گومز، مهندس جوان اينتل و همكارانش تصميم به بازنگري اساسي در آينده‌ي پردازنده‌هاي اينتل گرفتند. اين تيم كه به‌تازگي كار تحقيقي خود را روي ساخت پردازنده‌هايي با كارايي بالا و توان مصرفي كم به اتمام رسانده بود، مي‌دانست كه نيل به هر دو هدف مستلزم يك طراحي فشرده‌تر و تغيير مرزهاي ابعادي تراشه‌هاي اينتل است. اما مسير هميشگي براي ساخت تراشه‌هاي فشرده‌تر رفته‌رفته از نتايج دلخواه و مورد انتظار خود دور مي‌شد. تبعيت از قانون مور نيازمند سنجش‌ها و هزينه‌كردهاي چشمگير بود. اين شد كه تيم مهندسان اينتل تصميم گرفت، روش ساخت متفاوتي را در پيش گيرد. اين روش ساخت متفاوت كه فناوري تجميع سه‌بعدي Foveros نام‌گذاري شد، دربرگيرنده‌ي چيدمان و انباشت چندين تراشه‌ي منطقي شامل تراشه‌‌هاي حافظه‌ي DRAM روي يكديگر بود. تا پيش از اين، اجزاي مختلف تراشه‌هاي SoC اينتل نظير هسته‌هاي پردازنده، تراشه‌ي گرافيكي، منابع I/O و حافظه‌ي يكپارچه در يك چينش دوبعدي و روي يك Die واحد مستقر مي‌شد. حتي اينتل پيش‌تر در ساخت پردازنده‌هاي Kaby Lake G در يك چيدمان دو بعدي روي يك زيرلايه‌ي اينترپوزر، هسته‌هاي محاسباتي خود را همراه‌با تراشه‌ي گرافيكي AMD مستقر كرده بود. اما اينك قرار است اجزاي مختلف SoC بر لايه‌هاي مختلفي سوار شوند و با اشغال كمترين فضاي ممكن، بيشترين منابع ممكن در قالب يك تراشه پديدار شود. ماحصل چنين چيدماني، پردازنده‌هاي تحول‌آفرين ليك فيلد بود كه در رويداد CES معرفي شد؛ پردازنده‌هايي كه متناسب و درخور دستگاه‌هايي است كه تا پيش از آن هرگز وجود نداشته است.

البته ايده‌ي Foveros يك شبه تبديل به محصول نهايي نشد. يك سال بعد، گومز به همراه راجيش كومار و مارك بور، دو همكار ديگر وي، ايده‌ي تجميع سه‌بعدي اجزاي پردازنده را روي ميز كار مديرعامل به‌تازگي استخدام‌شده‌ي اينتل، مورثي رنداچينتالا گذاشتند. رنداچينتالا به آن‌ها گفت اگر چنين كاري عملي شود،‌ مسير آينده پيشروي شركت دگرگون خواهد شد. در شرايطي كه عرضه‌ي پردازنده‌هاي ۱۰ نانومتري اينتل براي چندين بار به تأخير افتاده بود و برنامه‌هاي اين شركت طبق انتظار پيش نمي‌رفت، فضايي براي AMD، رقيب ديرينه پيدا شد كه با ارائه‌ي تراشه‌هاي نسل سوم رايزن با معماري مدرن Zen 2، سطح عملكرد فوق‌العاده و برچسب‌هاي ارزشي جذاب بتواند در بازار پردازنده‌هاي دسكتاپ عرض اندامي بكند.

در يك كلام مي‌توان گفت كه Lakefield متفاوت با هر چيزي است كه اينتل تا به امروز ساخته است. لايه‌ي Die محاسباتي شامل يك هسته‌‌ي بزرگ (Big Core) بسيار قدرتمند با سطح عملكرد بالا است كه با معماري ويژه‌اي به نام Sunny Cove ساخت مي‌شود. اينتل در كنار اين هسته از چهار هسته‌ي كوچك‌تر Tremont Atom با بازدهي تواني بالا استفاده مي‌كند. كنترلر حافظه و كش L2 در اين لايه مستقر مي‌شوند. پردازنده در نهايت با فناوري تجميع سه‌بعدي Foveros شكل مي‌گيرد؛ بدين ترتيب كه لايه‌هاي حافظه‌ي DRAM از نوع LPDDR4 به‌صورت پكيج روي پكيج (POP) روي Die محاسباتي قرار گرفته‌ و اين لايه خود روي Die مبنا (Base) دربرگيرنده‌ي اجزاي ورودي/خروجي (I/O)، كش سيستم و ديگر منابع ارتباطي و كنترلرها مستقر مي‌شود.

اين طراحي افزايش بازدهي و نهايت بهره‌برداري از فضاي فيزيكي را هدف گرفته و باعث مي‌شود كه پردازنده‌ي قدرتمندي با حداقل ابعاد و بازدهي زياد و توليد حرارت كم را بتوان در قالب دستگاهي كوچك جاي داد كه نيازمند قدرت و بازدهي بيشتري است. عدم نياز به فضاي اضافي براي تعبيه‌ي رم باعث شده كه اينتل بتواند اين تراشه را بر كوچك‌ترين مادربرد دنيا مستقر كند و در CES به معرض نمايش درآورد.

تمركز عمده در ساخت پردازنده‌هاي ليك فيلد بر بهره‌وري تواني و لذا عمر بيشتر باتري دستگاه‌هاي مجهز به آن است، در عين حال اين تراشه‌ها از توان پردازش قابل‌توجهي نيز برخوردار هستند. اينتل در كنار هسته‌هاي پربازده و تواناي Tremont، يك هسته‌ي بزرگ با كارايي بالا و برخوردار از معماري Sunny Cove را به Die محاسباتي اضافه كرده است. Sunny Cove همان معماري تحسين‌برانگيزي است كه اينتل در موج اول تراشه‌هاي ۱۰ نانومتري خود با نام Ice Lake از آن استفاده كرده است. تراشه‌هايي كه در عين قدرتمندي، بهره‌وري تواني چشمگيري را ارائه مي‌كنند. اينتل پيش از اين مدعي شده كه ليك فيلد در حالي سطح عملكرد قابل مقايسه‌اي با پردازنده‌هاي ميان‌رده‌ي لپ‌تاپ دارد كه ميزان مصرف توان آن بسيار كمتر است. اين ويژگي، كيمياي نايابي در پردازنده‌هاي امروزي است كه در يك زمان قدرتي بيشتر و مصرفي كمتر را ارائه مي‌دهد.

هسته‌هاي گرافيكي نسل يازدهم اينتل با ۶۴ واحد اجرايي نسبت به تراشه‌ي گرافيكي نسل نهم Intel UHD پيشرفت چشمگيري داشته‌اند و باوجود اندازه‌ي كوچك‌تر خود مي‌توانند پردازنده‌هاي ليك فيلد را به ميزان قابل قبولي قادر به رندر صحنه‌هاي پيچيده‌ي سه‌بعدي و رمزگشايي ويدئو‌ها سازند. البته اين هسته‌هاي گرافيكي از انديشه متخصصين سطح عملكرد كماكان در رده‌اي پايين‌تري از تراشه‌هاي گرافيكي Intel Xe قرار مي‌گيرد كه در انتظار عرضه‌ي آن هستيم.

اگرچه سطح عملكرد يك پردازنده از اهميت زيادي برخوردار است، اما آنچه كه يك تراشه‌ي چندهسته‌اي را شايسته‌ي حضور در فضاي تجهيزات قابل حمل مي‌كند، ميزان بازدهي تواني آن پردازنده است. ليك فيلد مدعي بهره‌وري تواني درخورِ چنين دستگاه‌هايي است. در اسلايد‌هايي كه اينتل در سال جاري در مورد پردازنده‌هاي ليك فيلد به نمايش گذاشت، مدعي شد كه اين پردازنده‌هاي تحول‌آفرين در مقايسه با پردازنده‌هاي موبايل Amber Lake در حالت فعال مصرف تواني بين ۱.۵ تا ۲ برابر كمتر دارند. توان طراحي حرارتي واقعي اين تراشه‌ها، آنطور كه از نقشه‌ي راه اينتل بر مي‌آيد، بين ۳ تا ۵ وات است؛ گرچه گمانه‌هايي بين ۵ تا ۷ وات نيز در مورد آن‌ها وجود دارد. ميزان توان مصرفي اين پردازنده‌هاي هيبريدي هر عددي باشد، اينتل مدعي است كه عمر باتري لوازم مجهز به آن در حال كار به ۲۵ ساعت و در حالت استندباي به يك ماه مي‌رسد.

اينتل پردازنده‌هاي Lakefield را در رويداد CES ژانويه‌ي ۲۰۱۹ معرفي كرد. تاكنون زمان عرضه‌ي قطعي اين پردازنده‌ها مشخص نشده است، اما نشانه‌هايي از عرضه‌ي زودهنگام اين محصولات به چشم مي‌خورد.

اينتل قصد دارد محصولات ۱۰ نانومتري خود را تا پايان امسال روانه‌ي بازار كند. به احتمال زياد، لپ‌تاپ‌هاي مجهز به پردازنده‌هاي Ice Lake اين شركت نظير Dell XPS 13 در اين بازه‌ي زماني در قفسه‌هاي فروشگاه‌ها ديده خواهد شد. معماري Sunny Cove كه در ساخت هسته‌هاي پردازنده Ice Lake مورد استفاده قرار گرفته، در توسعه‌ي پردازنده‌هاي Lakefield نيز خودي نشان خواهد داد. به هر حال با توجه به نزديك بودن زمان عرضه‌ي پردازنده‌هاي ۱۰ نانومتري آيس ليك، بعيد است تراشه‌هاي هيبريدي ليك‌فيلد با اختلاف زماني زيادي به دست مصرف‌كنندگان برسند.

در مباحثه ارزش‌گذاري اين تراشه‌ها نيز اطلاعات چنداني وجود ندارد؛ اما آنچه از طراحي Lakefield قابل استنباط است، آن است كه تراشه‌ي نام‌برده با پردازنده‌ي 8cx كوالكام رقابت مي‌كند؛ تراشه‌اي كه عمر باتري طولاني و عملكرد تحسين‌برانگيز آن مورد توجه تحليلگران سخت‌افزار قرار گرفته است. با توجه به اينكه اولين لپ‌تاپ مجهز به تراشه‌ي اسنپدراگون 8cx يعني محصول گلكسي بوك اس سامسونگ قرار است ماه سپتامبر با ارزش ۹۹۹ دلار عرضه شود، انتظار مي‌رود كه سيستم‌هاي مجهز به پردازنده ليك فيلد براي رقابت با پردازنده‌ي اسنپدراگون در اين رده‌ي ارزشي عرضه شوند.