A espera finalmente está chegando ao fim. Nesta quinta-feira (13), a Intel apresentou à imprensa os primeiros detalhes sobre a família Tiger Lake de processadores para notebooks e dispositivos mobile. Durante o Architecture Day 2020, a empresa não só confirmou que os componentes serão baseados na microarquitetura Willow Cove e contarão com a nova GPU integrada Xe-LP, como também detalhou todas as mudanças que tiveram de ser feitas para estabilizar o processo de fabricação com litografia de 10 nm.
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Citando uma “série de objetivos ambiciosos”, o vice-presidente de engenharia de processadores Boyd Phelps explicou que o Tiger Lake representa muito mais do que apenas um salto de desempenho intergeração. Claro, o ganho de performance computacional está presente, mas vem acompanhada de melhorias significativas em termos de eficiência energética e segurança, além de suporte a até 86 GB/s de largura de banda e um chip gráfico completamente novo, capaz de entregar desempenho “disruptivo”.
Para termos uma noção melhor do que isso significa de verdade, é preciso fazer um tour por todo o trabalho de engenharia feito pela Intel para chegar até aqui.
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Willow Cove e transistores SuperFin
Grande parte dos benefícios da nova geração de processadores da Intel está atrelada à nova microarquitetura de CPUs Willow Cove. Embora se aproveite de alguns avanços alcançados pela antecessora Sunny Cove, a nova arquitetura de 10 nm se destaca por ser a primeira a implementar a tecnologia SuperFin de transistores.
A novidade a nível microscópico chega para substituir os antigos transistores FinFET, que vinham sendo utilizados, atualizados e refinados a exaustão desde a miniaturização dos microchips, quando a indústria refinou o processo de fabricação dos 30 para os 20 nanômetros — efetivamente, desde o lançamento dos Ivy Bridge em 2012. Agora, para dominar a litografia de 10nm e evitar problemas com os limites teóricos de condutividade do silício, a Intel teve de voltar para a prancheta e redesenhar sua tecnologia de transistores, agora chamada de SuperFin.
Para explicar o que de fato muda, resumidamente os novos transistores SuperFin têm portas (gates) levemente mais afastadas umas das outras e com melhorias no processo que aumentam a mobilidade do canal. A Intel também aumentou o crescimento epitaxial na fonte (source) e no dreno (drain) para reduzir ainda mais a resistência, aumentar a tensão e favorecer a passagem de mais corrente.
A composição da liga metálica utilizada dos canais aos interconectores também foi alterada. Agora a fabricante de semicondutores emprega uma nova classe de materiais dielétricos Hi-K em camadas de angstroms de espessura para reduzir a resistência em 30%. Outra novidade é a implantação do novo capacitor SuperMIM, que aumenta em 500% a capacitância metal-isolante-metal.
Em conjunto com as melhorias dos novos transistores SuperFin, a Intel também redesenhou a arquitetura do cache dos núcleos Willow Cove. Agora, em vez de um cache intermediário de 512 KB, o Willow Cove vai dispor de 1,25 MB de cache L2.
O resultado de toda essa manobra de engenharia? Desempenho e eficiência acima do que a própria fabricante vinha esperando e que pode ser visto na curva V/F:
Gráficos Intel Xe
A Intel também confirmou aquilo que todo mundo já vinha falando — inclusive fabricantes parceiras como a Acer: a família Tiger Lake é a primeira a contar com os novos chips gráficos Intel Xe. Para ser mais específico, os novos processadores virão equipados com a GPU integrada de baixo consumo Xe-LP, que conta com até 96 EUs e outras melhorias significativas em relação à Gen11.
Para começar, a companhia refez toda a arquitetura, que agora é totalmente focada em desempenho — mesmo que estejamos falando de uma GPU integrada voltada para o mercado de entrada. Isso significa que a empresa não só aumentou a quantidade de unidades de execução de 64 para 96, como também implantou mais flops capazes de entregar mais performance consumindo menos energia.
Embora não tenha falado especificamente em FPS ou exibido tabelas comparativas, a empresa garantiu que as novas GPU Xe-LP entregarão o mesmo desempenho que as Gen11, com apenas uma diferença: enquanto estas rodavam jogos em qualidade baixa, aquelas o farão em alta qualidade. Em duas demonstrações de Battlefield 1 e GRID exibidas à imprensa, foi possível perceber que, mesmo com as definições mais altas, os jogos rodaram com taxas de quadro superiores à geração anterior.
As melhorias substanciais em relação aos gráficos vêm acompanhadas de uma série de outras novidades como computação assíncrona, mecanismo de mídia atualizado com AV1 e atualização para o mecanismo de exibição. Juntas, elas se traduzirão em mais desempenho em tarefas que envolvem inteligência artificial, criação de conteúdo e decodificação de vídeos.
A Intel também aproveitou a ocasião para apresentar a abordagem “Teraflops to Peta-Ops” que adotou para cobrir todos os segmentos do mercado de GPUs. Dentro desse plano, ela detalhou como dividiu a família de gráficos Xe e qual roadmap seguirá.
Além dos gráficos integrados dos processadores Tiger Lake, a companhia também está trabalhando na DG1, sua primeira GPU dedicada desde o lançamento da i740 em 1998. O componente também é baseado na arquitetura de baixo consumo Xe-LP, mas vem com subsistema de memória dedicado e, como é de se imaginar, deve entregar desempenho superior em relação à GPU integrada. A promessa é de que essas placas cheguem ao mercado ainda em 2020.
Outra GPU de tamanho reduzido baseada na arquitetura Xe-LP é a SG1. Capaz de entregar o desempenho de quatro DG1 juntas, ela será voltada especificamente para data centers de baixa latência e com alta densidade e transmissão de vídeo que queira oferecer jogos Android pela nuvem. A expectativa é que as primeiras unidades da SG1 sejam enviadas para validação de parceiros em breve e entrem em fase de produção após essa fase.
Para os gamers, as GPUs receberão o selo Xe-HPG, uma variável que aproveita o que há de melhor nas microarquiteturas de baixo consumo e de alto desempenho (Xe-HP). Essas placas dedicadas terão um subsistema próprio de memória baseado em GDDR6 e oferecerão suporte a Ray-Tracing. Embora por ora a Intel não tenha fornecido mais detalhes, dá para opinar que as Xe-HPG chegarão ao mercado para fazer frente às Nvidia GeForce Série 3000, que devem ser apresentadas no próximo dia 1º de setembro, e as Radeon Big Navi/RDNA 2, que supostamente serão anunciadas em outubro de 2020. A previsão da empresa norte-americana é de pôr essas GPUs no mercado em 2021, sem data específica.
Saindo de vez do mercado consumidor, a companhia confirmou que também está trabalhando em uma oferta de alto desempenho específica para data centers: o Xe-HP. Diante do desafio de lidar com uma quantidade cada vez maior de dados e a demanda constante por streaming, a Intel mirou em alta escalabilidade para elaborar a primeira arquitetura multi-tiled do mercado. Nessa solução de altíssimo rendimento, o número de EUs chega aos quatro dígitos, a frequência do componente chega a ser duas vezes maior que o que estamos habituados a ver, a largura de banda de memória é 10 vezes superior e até o nível de precisão do ponto flutuante foi escalonado. Ao todo, as Xe-HP virão em três ofertas diferentes, cada uma cobrindo uma faixa dinâmica de computação, indo de um, a dois e quatro blocos. Com apenas um bloco, por exemplo, já é possível transcodificar 10 streams de vídeo 4K de alta qualidade completos a 60 FPS. Para o usuário final, é até difícil imaginar o que tudo isso significa; para as grandes empresas de infraestrutura e data centers, o Xe-HP estará disponível em algum momento de 2021.
Por fim, há a Xe-HPC, também conhecida como Ponte Vecchio. Focada na convergência entre computação de alto desempenho e inteligência artificial, ela já havia sido apresentada pela companhia na Supercomputing 2019 e será fabricada tanto em litografia de 10 nm quanto de 7 nm.
Mais largura de banda
Com mudanças a nível de transistor e uma nova arquitetura de vídeo com mais unidades de execução, a Intel teve de pensar em soluções para alimentar não só o Tiger Lake em si, como também a engine do Xe — e isso se faz com uma largura de banda maior. Para alcançar esse objetivo, a companhia aumentou em 50% o cache L3 para oferecer opções que partem de 12 MB e chegam a até 24 MB e dobrou a largura de banda da malha coerente.
O subsistema de memória também foi reformado para suportar 86 GB/s de largura de banda de memória. Em relação à arquitetura, a Intel há tempos vinha sendo criticada por suportar apenas memórias DDR4-2666; agora, com o Tiger Lake, isso sobe inicialmente para DDR4-3200, LPDDR4x-4267 e LPDDR5-5400.
Para fechar, o Tiger Lake também recebeu melhorias de imagem e exibição, ganhando uma rota de malha dedicada à memória para entregar até 64 GB/s de largura de banda para vários displays. O pipeline de imagem, por sua vez, foi completamente implementado a nível de hardware para suportar até seis sensores para vídeos de até 4K@90 e imagens de até 42 megapixels.
Preço e disponibilidade
Como o nome sugere, o Architecture Day focou muito mais nas mudanças de arquitetura e de engenharia implantadas pela Intel para seus próximos produtos, por isso algumas informações de interesse do grande público acabaram ficando de fora. Por exemplo: à exceção das demonstrações em vídeo de Battlefield 1 e GRID, não foi compartilhado nenhum comparativo numérico para dar uma noção melhor da evolução que o Tiger Lake e a GPU Xe-LP irão promover em relação a atual geração.
Também não foi dito absolutamente nada sobre a disponibilidade, tampouco preço do Tiger Lake. Apesar disso, como mencionamos anteriormente, não só a Acer já confirmou que o novo Swift 5 chegará com os novos processadores, como também a própria Intel listou em seu site de relacionamento com investidores que conduzirá o Tiger Lake Virtual Launch em 2 de setembro de 2020. O nome fala por si e a expectativa é de que todos os detalhes sejam revelados na data.
De antemão, a julgar por tudo que foi apresentado pela Intel no Architecture Day, o prognóstico é dos melhores para o Tiger Lake.
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Fonte: Canaltech
