人类已撞到CPU天花板了?日拱一卒 功不唐捐

YinJi

人类已经撞到CPU的天花板了?日拱一卒 功不唐捐

酷玩实验室

今天中午，英特尔正式发布了新一代移动芯片，自此，i3，i5，i7将从笔记本上抹去，取而代之的是Ultra系列。

Ultra5系，Ultra7系，Ultra9系将成为区分英特尔处理器强弱的新参考。

这Ultra是不是听起来很厉害？并且根据英特尔官方说法，这是它们40年来最大的改变。

但实际测试下来，你会发现在CPU能力上，这一代Ultra真的Ultra不起来……

01 新Ultra为何打不过老i7

在Ultra芯片上，英特尔首次把不同功能模块拆开，然后按照不同的制程将它们制作出来，最后如拼图一样，把这些模块凑在一起。

这次拆开的有4类功能模块——计算模块，SoC模块，图形模块，IO模块。

其中计算模块和图形模块很容易理解，就是以前的移动处理器中的CPU和GPU，SoC模块的“成分很复杂”，其中有2个功耗很低的超小核，负责AI计算的NPU，还有内存控制器。

IO模块负责处理器的一切外部沟通，像USB，WiFi，蓝牙，网络，PCI-e等等。

四个模块的功能不同，采用的工艺制程也有差距。计算模块（CPU）采用了英特尔最新的7nm节点（官方称为Intel 4），图像模块（GPU）采用了台积电的5nm节点，SoC和IO则是台积电的6nm的工艺。

写稿的时候，国内的发布会还在进行，我简单翻了下英特尔国外的宣传资料，发现在CPU部分，最新的Ultra7旗舰型号Ultra 7 165H在单核性能上竟然打不过上一代的低压版i7，在多核方面，也仅仅超过8%。相比老对手AMD，领先的也不是很多。

Ultra系列

Ultra系列

这是什么情况？工艺从10nm（官方称intel7）升级到7nm，性能几乎没有增长，牙膏厂又开始挤牙膏了？

还真不一定，如果大家仔细观察过最近几年芯片的产业，会发现，从AMD，Intel到苹果和高通，这些巨头们发布的新芯片的提升都没像前些年那样巨大了。

以苹果举例，无论是手机上用的A系列处理器，还是笔记本用的M处理器，在更新时，经常会与上上代做对比。比如苹果最近发布的M3 Pro，发布会上CPU对比部分，只出现了上上代的产品M1 Pro。

M3 Pro

再来看看另外一组数据，还是苹果，只不过这次聚焦到它手机上用的A系列处理器， 从A6开始直到A9，每一代在制程上都有着提高，但从A10开始，制程不再是每年递进，而是两年一换。

除了芯片，硅片上也要做出穿孔和导线来保证互联，这一系列操作后。还需要在封装到普通的PCB板子上，复杂的工艺也就导致了，目前世界上只有三家公司能很好的完成先进封装。

它们就是台积电，英特尔和三星。除了上述的2.5D封装，HBM内存所采用的3D封装技术，也是这三家应用的最好。

根据之前查阅的研报来看，在封装方面，我们还处在相对落后的局面，不过在先进封装的测试阶段，许多国内的公司在国际上已经创出一些名堂来了。

最近也有令人欣慰的消息传来，国内的兆芯发布的新一代KX-7000系列处理器就是采用了Chiplet的技术，实现了CPU性能2倍的提升，GPU性能4倍的提升。除此以外，根据我查阅的资料来看，国内也有几个公司掌握了不错的封装技术，但为了避免一些不必要的麻烦，就不说它们的名字了。

日拱一卒，功不唐捐

在摩尔定律日益放慢的今天，越来越多的芯片大厂转向了Chiplet这条路，通过HBM，Ultra这样的案例来看，Chiplet的确是一个更为经济的提升算力的办法。

同时，制程的放缓，也给我们带来赶超的机会。虽然在封装方面，我们还有许多路要走，但相较于制程上的追赶，封装这条路更容易一些。只要大家的心态放平，正视差距，努力追赶，很快会有很多关于的Chiplet以及封装的好消息传来。

这些都在说明，在CPU方面，人类已经很接近极限了。单纯靠制程拉升晶体管数量的时代正在离我们远去。

02拯救芯片的救世主？

造成这种局面的原因有两个：

其一，随着越来越逼近1nm这个极限，目前的芯片技术储备已经见底，想要造出更小的晶体管，需要在许多学科方面都有突破。

在实际生产中，生产先进制程的芯片越来越困难。以苹果用到的台积电3nm工艺来说，需要多次打磨，不停的优化，才能达到具有最高良率的N3X节点。按照N3B，N3E，N3P，N3X的路线来看，苹果所用的N3E还远不是3nm的最佳性能。

其二，制程先进带来的副作用还体现在费用上，之前说过的M3系列芯片，在流片试产的时候，苹果向台积电支付了10亿美元！当然，各位老爷可能觉得这点钱对于三万亿市值的苹果来说没什么，但别忘了，这些钱最终都是转嫁到消费者头上的。

苹果也可以直接给台积电一万亿，直接采用良率更低的2nm，甚至是1nm的制程工艺来提升CPU性能，但那时候，可能一台笔记本就要十万了。毕竟布鲁斯韦恩还是少数人。

所以在CPU方面，以后应该比较难看到以前那种，年年都有爆炸式提升的情况了。

难道就没有什么“超级英雄”能拯救芯片行业了吗？

答案是肯定的，它就是Chiplet。

Chiplet解释起来很简单，就是把众多的小芯片通过某种技术，连接在一起，形成一个大芯片。

这次的英特尔Ultra系列就是这种技术的产物。虽然CPU部分提升不高，但它把自家独立显卡的核心拆出来，做成小芯片，放在了这代Ultra中。

所以Ultra的GPU能力得到了2倍的提升，基本上追平了目前最强核显——AMD的780M。有了Chiplet这个思想，英特尔还做出一些很有意思的事情，比如在SoC模块中塞入了两个更低功耗的“超小核”，在处理看视频，简单浏览网页这种低功耗的任务时，只会调动这两颗超小核而不是CPU模块，从而提高了整体的续航。

就在发稿前，我看了下相关的测评，Ultra的CPU性能可能没有涨，但是续航是实打实的有提升。

在经济性上，Chiplet也有很好的表现。

首先，开发人员不需要花费很大的力气把所有的东西都设计在一个芯片上，大大降低了研发的难度和周期。比如这次的Ultra为了跟上AI时代，在SoC模块上加入了大量的NPU。

其次，采用不同制程可以为节约成本，如前面提到过的，这次Ultra的CPU模块采用自家的最新的工艺，其他的使用台积电的5nm和6nm工艺。

当然，Chiplet对于芯片的算力提升也有帮助，像苹果的M2/M1 Ultra系列芯片，就是把两块M1/2 Max芯片结合在一起，实现了算力的提升。

我国之前上了实体清单的壁仞科技的BR100计算卡，也是通过两块芯片在内部链接，实现了算力全球第一的壮举。

那么，Chiplet实现起来难么，会是我们在弯道上超车的一个机会么？

03 弯道超车的机会来了？

之前大家都把所有的功能集成在一个芯片上，是因为数据这样传输起来最快。一旦把芯片隔开，在集合，如何实现它们之间数据的高速传输就变成了难以解决的问题。

直到最近10年，高级封装技术的出现才解决这个问题。在芯片之间利用硅片链接，然后芯片通过自身的小凸起和硅片链接，从而实现数据的高速传输。

乍听起来和大家日常把CPU插在主板上并没有什么区别，但实际上，抛开芯片只有几毫米不说，上面的小凸起只有十几微米大小，还要保证几百，甚至上千个组成的小凸起位子不出错，是非常困难。

在芯片之间利用硅片链接，然后芯片通过自身的小凸起和硅片链接，从而实现数据的高速传输 ...

除了芯片，硅片上也要做出穿孔和导线来保证互联，这一系列操作后。还需要在封装到普通的PCB板子上，复杂的工艺也就导致了，目前世界上只有三家公司能很好的完成先进封装。

它们就是台积电，英特尔和三星。除了上述的2.5D封装，HBM内存所采用的3D封装技术，也是这三家应用的最好。

根据之前查阅的研报来看，在封装方面，我们还处在相对落后的局面，不过在先进封装的测试阶段，许多国内的公司在国际上已经创出一些名堂来了。

最近也有令人欣慰的消息传来，国内的兆芯发布的新一代KX-7000系列处理器就是采用了Chiplet的技术，实现了CPU性能2倍的提升，GPU性能4倍的提升。除此以外，根据我查阅的资料来看，国内也有几个公司掌握了不错的封装技术，但为了避免一些不必要的麻烦，就不说它们的名字了。

日拱一卒，功不唐捐

在摩尔定律日益放慢的今天，越来越多的芯片大厂转向了Chiplet这条路，通过HBM，Ultra这样的案例来看，Chiplet的确是一个更为经济的提升算力的办法。

同时，制程的放缓，也给我们带来赶超的机会。虽然在封装方面，我们还有许多路要走，但相较于制程上的追赶，封装这条路更容易一些。只要大家的心态放平，正视差距，努力追赶，很快会有很多关于的Chiplet以及封装的好消息传来。