Intel 第六代處理器 Skylake 完全解析:CPU 篇

作者 | 發布日期 2015 年 09 月 09 日 10:00 | 分類 晶片 , 精選 , 零組件 follow us in feedly

時間過的很快,對於老玩家來說,今年已經迎接第六代 Intel 處理器,當然這還不算古早時期的 Intel 產品。第六代處理器架構命名為 Skylake,根據 Intel 的 Tick-Tock 策略,這次來到了更換架構的 Tock 時程。相較於更換製程的 Tick,變換架構的 Tock 往往能帶來更大的效能提升,以及新功能、新技術的實裝,這次我們就來看看 Skylake 處理器,新增了哪 4 大特色。



特色 1:製程、架構雙重升級

等等,你是不是搞錯了什麼?為什麼 Skylake 會是製程與架構都升級,剛剛不是才說 Skylake 屬於更新架構的 Tock 時程嗎?從策略面來說,Skylake 的確是延續 Broadwell 的 14nm 製程。但從現實面來看,在台灣你買得到 Broadwell 處理器嗎?肯定買不到。

Broadwell 雖在 2014 年底陸續推出行動版產品,但桌上型版本台灣並不上市。對於消費者而言,Haswell 之後就是緊接著 Skylake,因此可說是製程、架構全都升級。現實點的朋友可能會問,從 Haswell 到 Skylake 有什麼改變?

過往製程升級,最顯而易見的優點就是 TDP 降低。TDP 降低意味著你可以用更小的散熱風扇,TDP 雖不等於耗電量,但 TDP 基本上與功耗成正比。比較 Haswell 與 Skylake 的主流四核心處理器 TDP,可看到從 84W 降低到了 65W,省電又減少廢熱自然是很強勢的優點。

外稿

▲ 根據 Tick-Tock 策略,Skylake 已經是第六代產品,由先至後依序為 Nehalem、Sandy Bridge、Ivy Bridge、Haswell、Broadwell。

14nm 製程 FinFET 縮小到 78%

剛剛提到製程升級的實際好處,那你可能會反過來問製程上 Intel 做了哪些改變?Skylake 用的是第二代 FinFET 電晶體管技術,14nm 與 22nm 的工藝製程相比,Skylake 的電晶體管縮小到原先的 78%、FinFET 鰭片間距縮減到 70%、SRAM 面積更縮小到 54%。數字一再顯示,單位面積內,Skylake 的電晶體數量遠高於 Haswell,電晶體密度更高。

製程升級要解決的大問題是漏電,雖然 Intel 未明確公布 Skylake 漏電控制的數據,但 Intel 曾說明 14nm 的每瓦效能是 22nm 製程的 2 倍,同為 14nm 製程的 Skylake 可預期功耗表現會優於 Haswell 才是。

外稿

▲ 這是 Intel 的 22nm 製程 FinFET 圖片,第二代的設計密度比這更高。

特色 2:DDR3、DDR4 無縫接軌

雖然在先前推出的 Haswell-E 平台上,已經可以支援 DDR4 記憶體。然而 Haswell-E 畢竟是高階平台,在消費級產品 Skylake 平台上搭載還是比較有指標意義。特別的是,這次 Skylake 平台並非完全向 DDR4 靠攏,而是 DDR3、DDR4 雙規格併行,可讓主機板製造商自行選擇要搭配 DDR3 或 DDR4。

雙規並行對消費者的好處顯而易見,若你是從 Haswell 升級的人,大可不必丟棄你的 DDR3 記憶體,買張支援 DDR3 的 Skylake 平台主機版即可。如果你是從 DDR2 平台升級,或是要組台新電腦,那直上 DDR4 對未來的支援度更高。將選擇權交給消費者,這點設計倒是讓人由衷喜歡。

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▲ 圖為 DDR4-2133 的 8GB 記憶體模組,DDR3 與 DDR4 的防呆插槽不同,不可混用。

DDR3、DDR4 選哪個好?

很多人一定會問,到底要選 DDR3 或 DDR4 比較好?個人認為,如果你沒預算或平台負擔,當然是選擇 DDR4 比較好。DDR4 規範早在 2012 年 9 月就大致底定,因此不會碰到規格突然改變的問題。

DDR4 記憶體相較於前代,有著高時脈、低功耗、高頻寬與易於超頻的特性。普遍來說,DDR4 都是 DDR4-2133 起跳,最高約 DDR4-4000,且多數為 8GB 的大容量模組,4GB 只是過渡產品。但若你只是要組個基本的平台,選 DDR4 的成本可預見會比較高,且記憶體較難實際感受出效能差異,這數百至千元的價差是否划算,就端看你的選擇而定。

 

特色 3:取消 FIVR,設計交還主機板

FIVR 的全名是 Full Integrated Voltage Regulator,全整合型電壓調節模組。FIVR 從 Haswell 開始搭載,Broadwell 持續使用,直到 Skylake 處理器才被取消。Intel 滿早就透露取消 FIVR 的消息,我們無法得知取消的主因,但大多猜測 FIVR 設計方向沒錯,但目前技術會導致部分效率不彰,因而 Intel 選擇在 Skylake 上取消這設計,然而未來可能會重新使用。

說了這麼多那 FIVR 是什麼?在 Haswell 時期為了強化處理器供電效率,過往主機板必須設計 Core VR、Graphics VR、PLL VR、System Agent VR 等供電模組,並透過這些供電模組提供不同的電壓給處理器。Intel 當然會想,如果設計個全能的電壓調節模組,並內建於處理器內,會不會讓供電更有效率?這就是 FIVR 的設計起源。

事實上,FIVR 對於精確控制電壓的確有其效用,並能提高供電效率,主機板廠商也不用設計一堆供電模組,簡化了設計複雜度。因此你可以看到 Haswell 平台上,主機板供電相數 4 相就能用,中高階版本也不過 8 至 12 相。過往 24 甚至 36 相的供電已經不存在,但取消 FIVR 後會不會再度復甦值得觀察。

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▲ FIVR 是 Haswell 平台開始使用,圖中可看出它整合了原先 Ivy Bridge 主機板的大量供電模組。供電單一化之後,有助於提升供電效率,但也因為 FIVR 內建於處理器內,因此造成處理器的 TDP 因而提升。

FIVR 的隱憂與缺陷

然而 FIVR 會被取消肯定有其弊病,部分認為 FIVR 增加了處理器設計的複雜程度,畢竟必須將 FIVR 整合於處理器內。其次,主流的處理器 TDP(Thermal Design Power),從 Ivy Bridge 時期的 77W 提升到 84W,據稱也是 FIVR 的影響。

此外,先前在 IDF 2015 大會上,有提到 FIVR 在 TDP 僅 4.5W 的 Skylake-Y 中表現不佳,因此可能是 Intel 決定整個架構刪除 FIVR 的主因。

 

特色 4:BCLK 獨立,超頻更容易

先前 3 項特點對於部分玩家來說可能無感,但 Skylake 讓 BCLK 獨立,不會像過往與 PCI-E 時脈連動,造成超頻的瓶頸。雖然處理器倍頻依然被鎖,但 BCLK 可從 100MHz 超到 133MHz,相較於過去只有 5 至 10% 的超頻幅度形成強烈對比。

Skylake 設計革新不僅於此

Skylake 除了上述比較容易理解的 4 項特點外,在 GPU、架構方面還有很多新的設計,舉凡 EU 數量增加、供電設計更有效率、強化分支預測器等,都是 Skylake 的設計革新。但礙於篇幅有限,CPU 篇到此做個段落。

整體而言,Skylake 對我們而言不僅有架構上的改變,也有製程上的提升,對於消費者來說,DDR3 與 DDR4 並存提供了更多的選擇空間。對於玩家而言,BCLK 獨立強化超頻性,也是值得期待的特色。但新設計可能會帶來額外的副作用,就如同當年的 FIVR 一般,新的設計會不會有其他問題,過陣子應該就會知道。但目前而言,Skylake 還是值得期待的新產品。

外稿

▲ Skylake 的特色不僅只有上述 4 點,在 GPU、PCH 甚至是功能方面都有新功能或改進。個人認為,雖然近年處理器規格與效能進步幅度如擠牙膏般,但 Skylake 算是值得試試的產品。畢竟前面的 Haswell Refresh 與 Broadwell 太令人失望了,你說是不是?

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