从解决方案到硬件 轻薄化为何或是游戏本大趋势【4】
·芯片体积缩减 功耗降低促进厚度缩减
轻薄化设计是游戏本新的发展方向,表面上看是得益于一些低功耗、或外置显卡解决方案来实现的,但从根本上来讲,无论是游戏本还是普通的笔记本电脑,想要实现轻薄化设计都必然与底层硬件技术的进步息息相关。
2017年,AMD与英特尔相继发布了全新的硬件平台。AMD Ryzen以及Threadripper,英特尔八代酷睿以及酷睿i9,两大阵营多核大战开启的同时,也为硬件性能带来了本质上的飞跃。
虽然双方阵营的新品目前还没有全面登陆游戏型笔记本电脑,但是在2018年初,伴随移动级Ryzen的发布,以及第八代酷睿标准电压平台的发布,游戏本必将迎来新一轮的硬件更新。
同时,得益于更高的处理器性能,更低的硬件功耗以及更小的芯片体积。2018年游戏笔记本在轻薄化探索上也会更进一步。
以英特尔八代酷睿为例,首先从表面来看,第八代酷睿处理器的显著变化有三点:
其一,核心数量变化。目前发布的处理器之中,桌面级由此前的最高四核八线程,进化为最高六核十二线程;目前发布的移动级低电压处理器之中,由此前的最高双核四线程进化为最高四核八线程,从而使得第八代酷睿处理器的性能和效率得到明显的提升。这也是除技术架构优化之外,第八代酷睿处理器性能大幅提升的最重要因素。
8代酷睿Kaby Lake-U Refresh内核图
其二,三级缓存变化。以酷睿i7家族为例,桌面级由此前的8MB提升为12MB,移动级低电压处理器由此前的4MB提升为8MB。我们都知道,L3对于降低内存延迟,提升大数据量计算时处理器的性能有着明显的帮助,这也是第八代酷睿处理器性能提升,尤其在游戏性能表现上更进一步的主导因素之一。
其三,处理器频率变化。相对于第七代酷睿来说,第八代酷睿的频率均有所提高,尤其是睿频频率得到了普遍提升。因此,从核心数到频率、再到三级缓存的全方位提升,为第八代酷睿成为酷睿家族性能提升最大的一代奠定了基础。
低电压系列八代酷睿官方认为最高提升百分之四十
总体而言,第八代酷睿处理器相对于上一代的变化较为明显。不过,性能参数的变化仅仅是表面,这种变化的根源在哪里呢?
首先,英特尔第二代超微缩技术为14nm制程工艺,以及即将到来的10nm制程工艺带来了更高密度的晶体管集成。同时,二者之间的微缩系数也实现了突破,由原来的0.62转变为0.43,10nm制程工艺将带来更小体积的芯片。
逻辑晶体管密度示意图
与此同时,14nm制程工艺使得芯片体积由22nm时代的38.4平方毫米缩减到23.8平方毫米,但晶体管密度却提升了一倍(22nm:15.3MTr/平方毫米<百万晶体管/平方毫米>;14nm:37.5MTr/平方毫米)。即将到来的10nm制程工艺芯片体积缩减到14.8平方毫米,但每平方毫米晶体管数量超过1亿个(100.8MTr/平方毫米)。这就是第八代酷睿处理器在核心增加、性能提升的情况下,为何能够保证处理器芯片体积依然能够缩减的根源所在。
鳍片间距和高度变化显微图
其次,芯片体积缩减、晶体管密度提升,与FinFET晶体管技术的突破有直接关系。目前,英特尔第三代FinFET晶体管鳍片高度最大达到53nm,提高25%;间距最小达到34nm,缩小25%。间距的缩小自然能够使单位面积内的晶体管集成度变高,而鳍片高度提升则决定了晶体管传导效率的提升,从而促进处理器性能和效率的提升。
那么再刨根问底一些,鳍片高度增加和间距缩小的根本原因在哪呢?这就不得不提虚拟栅极了。
虚拟栅极就是一个放置在逻辑单元的边缘,将单元与单元隔离,但不属于晶体管的栅极,通俗点就是逻辑晶体管单元的“围栏”。传统工艺每个单元使用两个虚拟栅极,而英特尔在10nm开始只需要一个虚拟栅极就可以了,自然而然晶体管的间距就可以再次缩小。
因此,我们表面上看到的虽然是第八代酷睿处理器的核心、频率、缓存以及最终性能的提升。但是想要实现这样的提升,与英特尔深厚的技术积累不无关系。通过第二代超微缩技术、第三代FinFET晶体管技术、以及全新的虚拟栅极等技术,共同促成了第八代酷睿处理器的性能与效率提升。
明年初正式上市的第八代酷睿标准电压平台,同样是在这样的深厚技术积累之下诞生的新平台,一方面能够给游戏本带来更加强劲的性能表现;另一方面则能够允许OEM厂商将产品做的更加纤薄便携。
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