Neue P- und E-Kerne, Xe2-LPG-Grafik, neue NPU 4 bringt mehr KI-Leistung

Intel hat heute Morgen einige der feineren architektonischen und technischen Details seines kommenden Lunar Lake SoC enthüllt – des Chips, der die nächste Generation der Core Ultra-Mobilprozessoren sein wird. Intel veranstaltete erneut eine seiner immer regelmäßiger werdenden Tech-Tour-Veranstaltungen für Medien und Analysten und war dieses Mal kurz vor Beginn der Computex 2024 in Taipeh vertreten. Während der Tech Tour enthüllte Intel zahlreiche Facetten von Lunar Lake, darunter ihr neues P-Core-Design mit dem Codenamen Löwenbucht und eine neue Welle von E-Cores, die eher den bahnbrechenden Low Power Island E-Cores von Meteor Lake ähneln. Ebenfalls vorgestellt wurde die Intel NPU 4, die laut Intel bis zu 48 TOPS liefert und damit Microsofts Copilot+-Anforderungen für das neue Zeitalter der KI-PCs übertrifft.

Intels Lunar Lake stellt eine strategische Weiterentwicklung ihrer mobilen SoC-Reihe dar und baut auf der Markteinführung von Meteor Lake im letzten Jahr auf. Der Schwerpunkt liegt auf der Verbesserung der Energieeffizienz und der Optimierung der Leistung auf ganzer Linie. Lunar Lake weist Aufgaben dynamisch je nach Arbeitslastbedarf effizienten Kernen (E-Cores) oder Leistungskernen (P-Cores) zu, indem fortschrittliche Planungsmechanismen genutzt werden, die für eine optimale Energienutzung und Leistung sorgen. Auch hier spielt Intel Thread Director zusammen mit Windows 11 eine entscheidende Rolle in diesem Prozess, indem es den OS-Scheduler anleitet, Echtzeitanpassungen vorzunehmen, die je nach Intensität der Arbeitslast Effizienz und Rechenleistung in Einklang bringen.

Lunar Lake: Entwickelt von Intel, gebaut von TSMC (und zusammengebaut von Intel)

Obwohl es bei Lunar Lake viele Aspekte gibt, in die man eintauchen kann, beginnen wir vielleicht am besten mit dem, was sicherlich am meisten ins Auge fällt: Wer baut ihn?

Intels Lunar Lake-Kacheln werden nicht in eigenen Gießereien hergestellt – eine deutliche Abkehr vom bisherigen Vorgehen und sogar vom jüngsten Meteor Lake, bei dem die Rechenkachel im Intel 4-Prozess hergestellt wurde. Stattdessen werden beide Kacheln des disaggregierten Lunar Lake bei TSMC hergestellt, wobei eine Mischung aus den N3B- und N6-Prozessen von TSMC zum Einsatz kommt. Im Jahr 2021 machte sich Intel daran, seinen Chipdesigngruppen die Freiheit zu geben, die beste Gießerei zu nutzen, die sie finden konnten – sei sie intern oder extern – und nirgendwo ist das deutlicher als hier.

Insgesamt stellt Lunar Lake die zweite Generation disaggregierter SoC-Architekturen für den Mobilmarkt dar und ersetzt die Meteor Lake-Architektur im unteren Preissegment. Intel hat zu diesem Zeitpunkt bekannt gegeben, dass es ein 4P+4E-Design (8 Kerne) mit deaktiviertem Hyperthreading/SMT verwendet, sodass die Gesamtzahl der vom Prozessor unterstützten Threads einfach der Anzahl der CPU-Kerne entspricht, z. B. 4P+4E/8T.

Der Aufbau von Lunar Lake kombiniert eine synergetische Zusammenarbeit zwischen Intels Architekturdesignteam und TSMCs Fertigungsprozessknoten, um die neuesten Lion Cove P-Cores zu Lunar Lake zu bringen, was Intels architektonische IPC steigert, wie man es von einer neuen Generation erwarten würde. Gleichzeitig führt Intel auch die Skymont E-Cores ein, die die Low Power Island Cresmont E-Cores von Meteor Lake ersetzen. Bemerkenswert ist jedoch, dass diese E-Cores nicht wie die P-Cores mit dem Ringbus verbunden sind, was sie zu einer Art hybriden LP E-Core macht, der die Effizienzgewinne des fortschrittlicheren TSMC N3B-Knotens mit den zweistelligen IPC-Gewinnen gegenüber den vorherigen Crestmont-Kernen kombiniert.

Das gesamte Rechenmodul, einschließlich der P- und E-Kerne, basiert auf dem N3B-Knoten von TSMC, während das SoC-Modul mithilfe des N6-Knotens von TSMC erstellt wird.

Auf einer höheren Ebene verwendet Intel hier erneut seine Foveros-Verpackungstechnologie. Sowohl die Rechen- als auch die SoC-Kacheln (jetzt der „Plattform-Controller“) sitzen auf einer Basiskachel, die eine Hochgeschwindigkeits-/Niedrigstrom-Weiterleitung zwischen den Kacheln sowie weitere Konnektivität zum Rest des Chips und darüber hinaus bietet.

Als weiteres Novum für ein Mainstream-Produkt von Intel Core enthält die Lunar Lake SoC-Plattform auch bis zu 32 GB LPDDR5X-Speicher auf dem Chippaket selbst. Dieser ist als Paar 64-Bit-Speicherchips angeordnet und bietet insgesamt eine 128-Bit-Speicherschnittstelle. Wie bei anderen Anbietern, die On-Package-Speicher verwenden, bedeutet diese Änderung, dass Benutzer den DRAM nicht einfach nach Belieben aktualisieren können und die Speicherkonfigurationen für Lunar Lake letztendlich davon abhängen, welche SKUs Intel ausliefert.

Mit Lunar Lake konzentriert sich Intel auch stark auf KI, da die Architektur eine neue NPU namens NPU 4 integriert. Diese NPU ist für bis zu 48 TOPS INT8-Leistung ausgelegt und damit für Microsoft Copilot+ AI PCs geeignet. Dies ist die Messlatte, die alle PC-SoC-Anbieter anstreben, darunter auch AMD und Qualcomm.

Auch Intels integrierte GPU wird hier eine Rolle spielen. Obwohl sie nicht so hocheffizient ist wie die dedizierte NPU, bringt die Arc Xe2-LPG Dutzende zusätzliche T(FL)OPS Leistung mit sich und eine gewisse zusätzliche Flexibilität, die eine NPU nicht bietet. Aus diesem Grund bewertet Intel die Leistung dieser Chips auch in Bezug auf die gesamten Plattform-TOPS – in diesem Fall 120 TOPS.

Die Zusammenarbeit von Intel mit Microsoft verbessert das Workload-Management durch den sagenumwobenen Intel Thread Director, der für Anwendungen wie den Copilot-Assistenten optimiert ist, weiter. Angesichts des Zeitpunkts der Einführung von Lunar Lake bereitet dies gewissermaßen die Bühne für eine Markteinführung im dritten Quartal 2024, was mit dem Weihnachtsmarkt 2024 zusammenfällt.

Intel Lunar Lake: Aktualisierung des Intel Thread Director und Verbesserungen der Energieverwaltung

Zu sagen, dass Energieeffizienz ein Hauptziel für Lunar Lake ist, wäre untertrieben. Obwohl Intel auf dem Markt für mobile PC-CPUs hoch im Kurs steht (der Anteil von AMD ist dort immer noch ein Bruchteil), hat das Unternehmen in den letzten Jahren den Druck des zum Konkurrenten gewordenen Kunden Apple gespürt, dessen Apple Silicon der M-Serie in den letzten Jahren Maßstäbe in Sachen Energieeffizienz gesetzt hat. Und da Qualcomm nun mit seinen kommenden Snapdragon X-Chips versucht, dasselbe für das Windows-Ökosystem zu tun, bereitet sich Intel auf seinen eigenen Machtkampf vor.

Intels Thread Director und Energieverwaltungsupdates für Lunar Lake weisen im Vergleich zu Meteor Lake verschiedene und signifikante Verbesserungen auf. Der Thread Director verwendet eine heterogene Planungsrichtlinie, bei der Aufgaben zunächst einem einzelnen E-Core zugewiesen und bei Bedarf auf andere E-Cores oder P-Cores ausgeweitet werden. OS-Eindämmungszonen sind so konzipiert, dass Aufgaben auf bestimmte Kerne beschränkt werden, was die Energieeffizienz direkt verbessert und die Leistung liefert, die der richtige Kern für die jeweilige Arbeitslast benötigt. Die Integration mit Energieverwaltungssystemen und einem Quad-Array von Power Management Controllern (PMC) ermöglicht es dem Chip außerdem, in Verbindung mit Windows 11 kontextabhängige Anpassungen vorzunehmen und so optimale Leistung bei minimalem Stromverbrauch und -verschwendung sicherzustellen.

Die Planungsstrategie von Lunar Lake verarbeitet stromsparende Anwendungen effektiv. Ein Beispiel, das Intel anführte, ist, dass Videokonferenzaufgaben im Effizienzkerncluster verbleiben und die E-Cores genutzt werden, um die Leistung aufrechtzuerhalten und gleichzeitig den Stromverbrauch um bis zu 35 % zu senken, wie die von Intel bereitgestellten Daten zeigen. Diese Verbesserungen werden durch die Zusammenarbeit mit Betriebssystementwicklern wie Microsoft für eine nahtlose Integration erreicht, um das beste Gleichgewicht zwischen Stromverbrauch und Leistung zu erzielen.

Intel konzentriert sich auf das Energiemanagementsystem für Lunar Lake und verwendet sein SoC-Energiemanagement, das in den Modi Effizienz, Balance und Leistung arbeitet und so konzipiert ist, dass es sich an die jeweiligen Anforderungen der Arbeitslast zum jeweiligen Betriebszeitpunkt anpasst. Dieser mehrschichtige Ansatz ermöglicht dem Lunar Lake SoC einen effizienten Betrieb. Ähnlich wie der Intel Thread Director können die PMCs den Stromverbrauch mit den Leistungsanforderungen in Einklang bringen.

Intel plant außerdem, den Thread Director zu verbessern, indem die Szenariogranularität erhöht, KI-basierte Planungshinweise implementiert und die Cross-IP-Planung innerhalb von Windows 11 ermöglicht wird. Diese Verbesserungen entsprechen im Wesentlichen einem Workload-Management, das die allgemeine Energieeffizienz steigern und bei Bedarf Leistung für verschiedene Anwendungen bereitstellen soll, ohne das Energiebudget zu verschwenden, indem leichtere Aufgaben den leistungsstärkeren P-Cores zugewiesen werden.

Auf den nächsten Seiten erkunden wir die neuen P- und E-Kerne und Intels Update für die integrierte Arc Xe-Grafik (Xe2-LPG).