Arm 公布新一代 CPU 架構，由台積電 N3E 製程打造超大核心 Cortex-X4

軟銀集團旗下的矽智財公司 Arm 今（29 日）宣布推出 2023 全面運算解決方案（TCS23），提供可以混合使用三種 CPU 核心類型的運算集群，並使用最新 Armv9.2 架構。

此外，Arm 還宣布基於新的第五代架構的 GPU，及重新設計的 DynamIQ 共用單元（DSU），作為核心集群的膠合邏輯（gule logic）。

Arm 這次發布的超大核心為 Cortex-X4、大核心為 Cortex-A720、小核心是 Cortex-A520，全為純 64 位元架構。

其中，Cortex-X4 是史上最快的 Arm CPU，由台積電 N3E 製程生產，性能較上一代 X3 提高 15%，同時功耗降低 40%。Cortex-X4 現在支援更大 2MB 的 L2 快取記憶體，較大的快取減少了較大占用空間負載的記憶體流量。

至於 Cortex-A720，能效比前一代提高 20%，其 L2 快取點擊的延遲更低；跟上一代 Cortex-A510相比，Cortex-A520 性能提高 8%、功耗降低 22%，而 A520 核心主要是節省功耗和面積，並建立在去年推出的合併核架構上，其中兩個內核共享一個 L2 快取。

Arm 指出，隨著 Cortex-A720 能效提高，客戶能使用更多大核心做為維持性能的主要工作，換言之，集群組合可使用更多 A720，再用相對耗電的超大核心 X4 完成高要求的任務，以及些許 A520 來完成輕便、對電池較友好的工作。

也因此，雖然經典配置會是 1 個X4、3 個 A720 和 4 個 A520，但部分客戶可能會依據工作負載和功率範圍，選擇 1 個 X4、5 個 A720 和 2 個 A520。

時脈速度部分，Cortex-X4 可能在 4GHz 範圍內，Cortex-A720 介於 2.5GHz 至 3GHz，Cortex-A520 介於 2GHz 至 1.5GHz。

新的 DSU-120 最多支援 14 核心配置和32MB 的共用 L3 快取，使 Cortex-X4、Cortex-A720 或 Cortex-A520 任何組合的核心配置更加靈活。

GPU 部分，TCS23 引入 Arm 第五代架構，包括 Immortalis-G720、Mali-G720 和 Mali-G620，實際是相同設計，只是可選擇的著色器核心的數量不同。其中，Immortalis-G720 核心數約 10-16 顆、Mali-G720 為 6 至 9 顆、Mali-G620 則不高於 5 顆。比較特別的是，Immortalis-G720 必須配有硬體光線追蹤單元。

在新 GPU 上，Arm 引入 DVS 技術（Deferred Vertex Shading，延遲頂點著色），以應對遊戲中不斷成長的場景複雜性，維持幀率，並實現下一代軟體和行動裝置上的即時 3D 應用效率。此外，DVS 也能減少 40% 的記憶體頻寬，從而降低功耗，據稱新的 GPU 平均比上一代能源效率高 15%。

Arm 也預計，明年初將看到部分產品進入市場。