在8月13日舉辦的2020架構日上，英特爾發布了長達233頁的技術更新，覆蓋制程、封裝、架構、軟件等“六大技術支柱”的方方面面。作為摩爾定律的提出者，英特爾一方面圍繞晶體管密度和性能，推動摩爾定律在10nm以下的發展；另一方面，英特爾正在從晶體管“Reliance（依賴）”走向晶體管“Resilient（彈性）”，通過“六大技術支柱”，推動計算性能在當前和“后摩爾時代”的持續增長，并形成了面向異構計算時代的整體交付能力，以更有效地應對智能時代的計算挑戰。

制程工藝并未止步

2007年，英特爾提出了“Tick Tock”發展模式，通過制程演進與微架構更新，輪換推動處理器性能提升。在2016年，英特爾將“Tick Tock”調整為“PAO”，通過制程、微架構、優化三種方式輪流推動處理器性能的升級。

在架構日上，英特爾發布了Superfin技術。作為FinFet的增強版本，Superfin屬于“O”的范疇，是針對10nm的晶體管強化工藝。雖然沒有用“10nm+”來命名，但Superfin對于10nm工藝的提升超過15%，包括更高的驅動電流、通道遷移率，以及更好的芯片互聯性等。

英特爾院士Ruth Brain表示，Superfin實現了英特爾史上最強大的單節點內性能增強，其提升程度可媲美全節點轉換。

在10nm Superfin之后，英特爾還將推出10nm 增強型Superfin技術，進一步提升芯片性能和互聯能力，并針對數據中心場景進行進一步的優化。

10nm Superfin的性能將達到何種程度，也引起了業內的廣泛討論。隨著制程進入14nm以內，摩爾定律的實現越來越難，逐漸逼近物理極限。即便晶體管密度提升幅度不足一倍，也冠以新的制程節點，已經成為許多代工廠商的選擇，這也讓節點命名越來越具備市場行為的色彩。

但是，在10nm及以下，英特爾仍在遵循摩爾定律的硬性指標。其10nm節點的晶體管密度達到100.8MTr/mm2，即每平方毫米內包含超過1億個晶體管，是14nm節點的2.7倍。在晶體管密度、鰭片間距、柵極間距等指標上，英特爾10nm已經超過了臺積電、三星的7nm制程。

如果Superfin的性能，能堪比全節點的轉換，那么在10nm指標能夠對標友商7nm的基礎上，Superfin能否對標友商7nm工藝的增強版甚至更先進的工藝節點，不免令人浮想聯翩。當然，制程工藝的先進性必須在產品中得到驗證。英特爾的下一代處理器Tiger Lake，將成為首個采用10nm Superfin的處理器。目前該處理器已經投產，預計OEM采用Tiger Lake設計的產品將在今年之內上市。而10nm增強型技術，也將在下一代至強可擴展處理器Sapphire Rapids得到驗證。

從晶體管Reliance走向晶體管Resilient

無論是增加晶體管數量還是提升晶體管性能，都屬于制程工藝的范疇，代表著英特爾繼續追隨摩爾定律的決心。與此同時，隨著制程微縮逼近極限，如何在“后摩爾時代”延續計算能力的指數級增長，成為半導體產業的重要課題。

在架構日上，英特爾首席架構師Raja KoduriRaja提到了“Transistor Resilient（晶體管彈性）”的概念。簡單來說，這是與完全依賴晶體管相對的產品開發策略，通過架構、封裝、軟件等技術的“組合拳”，實現產品性能的提升。

架構是硬件設計的基礎，對處理器的性能和功耗表現起到決定性作用。本次架構日，英特爾發布了下一代微架構“Willow Cove”。為滿足下游客戶的多樣化需求，Willow Cove提供了更大的動態范圍。相比上一代架構Sunny Cove，Willow Cove可以用更低的電壓達到同樣的主頻，在提高電壓的情況下，可以達到5GHz左右的最高主頻，滿足創意工作者、游戲愛好者對生產力的不同需求。

同樣在架構日亮相的，還有英特爾的GPU架構Xe，這也是繼1998年推出的i740之后，英特爾再度進軍獨顯市場。Xe提供LP、HP、HPG、HPC四種微架構。LP針對PC和移動計算平臺等功耗敏感場景，擁有96組EU單元，與Willow Cove類似，LP可以通過加高電壓獲得1.8GHz甚至更高的主頻，提供更強的輸出功率。目前，基于LP架構的獨顯產品“DG1”已經實現量產。HP版本面向數據中心級、機架級場景所需的媒體性能，基于英特爾EMIB技術，HP能夠在單封裝中提供千萬億浮點運算規模的AI性能和機架級的媒體性能，首款產品已經向數據中心客戶出樣。HPG面向游戲領域，基于GDDR6的新內存子系統提高性價比，并具備當前熱門的光線跟蹤能力。HPC架構則針對高性能計算領域，滿足大規模的集成部署需要。

硬件能力的釋放，必須基于軟件的通信和調度。在Xe的設計理念中，英特爾強調了“軟件優先”的原則，提升了GPU的編譯和驅動效率，實現了GPU根據用戶配置進行性能優化以及可變頻率著色、即時游戲調整、感知自適應游戲銳化等功能，讓GPU能夠更好地滿足3D、媒體、顯示、計算等不同工作負載的計算需求。

先進封裝向來被視為摩爾定律的“救星”，在不依賴工藝縮小的前提下，先進封裝可以繼續提升芯片的系統集成度。芯片的連接觸電密度、單比特功耗、擴展性，是英特爾發展先進制程的主要指標。目前，英特爾已經形成了2.5D封裝EMIB、3D封裝Foveros，以及混合2D和3D封裝的Co-EMIB等先進封裝方案。在架構日，英特爾發布了“混合結合”技術，能夠加速實現10微米及以下的凸點間距，較Fovreros 25-50微米的凸點間距有明顯提升，并優化了互連密度、帶寬和功率表現，進一步提升芯片系統的計算效能。

基于異構整合提升交付能力

新冠肺炎疫情是攪動全球經濟的黑天鵝。疫情的沖擊導致全球消費者信心下降，手機等消費終端出貨量出現回落。與此同時，遠程服務和“宅經濟”異軍突起，服務器成為疫情之下驅動半導體增長的重要動能。

半導體作為精密產業，生產周期較長。面對疫情帶來的市場需求變化，半導體企業能否利用技術積累和產業鏈合作生態，保持快速交付的能力，實現“化危為機”，成為企業運營能力的試金石。從財報來看，英特爾抓住了市場變化帶來的機遇。當季，英特爾以PC為中心的傳統強勢業務同比增長7%，數據中心業務則強勢增長43%，營收和凈利潤均實現超過超過20%的增長。

在架構日上，英特爾展現了基于分解設計和軟件平臺的異構集成，進一步提升不同產品交付能力的策略。

所謂異構計算，是將多種架構、功能的芯片封裝在一個SoC，以處理或加速不同工作負載的硬件集成方式。如果像拼搭積木一樣，將生產好的芯片、裸片封裝在一起，形成系統級芯片，將顯著提升硬件產品的交付速度，滿足AI、IOT等場景對于芯片的多樣化、差異化需求。

通過分解設計，英特爾將異構計算芯片化繁為簡，分解為不同的部分，分別進行整合和驗證。由于不是一次性整合所有芯片，而是按照CPU、GPU、IO等計算功能分別去做，預生產的芯片、已經成熟的IP無需再次進行工藝驗證，可直接復用。從而縮短了開發和驗證時間，降低了差錯率，也增強了系統級芯片的靈活性，可以更加便捷地進行功能擴展。

在異構計算時代，利用軟件系統隱藏硬件復雜性，讓異構計算平臺以“黑盒”的方式被客戶獲取并使用，對于產品的開發和交付尤為重要。oneAPI是英特爾生態構建的野心之作，提供了跨平臺的工具鏈、編譯器、調試工具和遷移工具等，以及統一的開發環境，這意味著用戶不必為了不同的芯片架構重新學習編程知識，從而降低了異構計算的開發難度。oneAPI Gold版本將于今年晚些時候推出，為開發人員提供在標量、矢量、距陣和空間體系結構上保證產品級別的質量和性能的解決方案。英特爾于7月發布的第八版的oneAPI Beta，為分布式數據分析帶來了新的功能和提升，包括渲染性能、性能分析以及視頻和線程文庫。

基于更加靈活的硬件集成方式和強調易用性的軟件平臺，英特爾可以更有效地打通芯片級、系統級、軟件級異構能力，提供定制化的產品方案和更短的交付周期。從底層的制程和封裝，到中層的架構、存儲、互連、軟件，到最頂層的安全，“六大技術支柱”都將在英特爾的異構計算戰略中發揮作用，共同應對智能時代數據量指數級增長和數據形態更加多元的算力挑戰。
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