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携Skylake之威第二代酷睿M深度解析

发布时间:2020-02-11 06:47:17 阅读: 来源:酚醛保温板厂家

2014年,英特尔借助最新14nm工艺一举将性能级酷睿M处理器的TDP降到了4.5W,让纤薄如iPad的平板二合一设备也具备了强大的生产力。随着14nm工艺成熟以及Skylake架构的出现,第二代酷睿M也已经切入市场。那么,二代酷睿M的表现到底如何?

英特尔的平板梦

多年以前,iPad的成功和PC产业的颓势,让英特尔做出了全面进军移动设备的决定。问题来了,当英特尔的X86处理器被塞进以轻薄著称的平板电脑体内时,还需要额外加入夸张的散热模块才能缓解CPU的“热情”。于是,最早的一批Intel inside平板电脑的厚度往往达到了15mm以上(图1),失去了平板电脑特有的便携优势。于是,英特尔开始着手对旗下CPU进行改良,让它们获得进驻更纤薄移动设备体内的机会。终于,英特尔在2013年推出了划时代的Ivy Bridge-Y和Baytrail-T两大产品系列。

01图注:搭载上网本专用处理器Atom N2600设计的神舟飞天A10内部结构图

扩展阅读:

在Baytrail-T之前,英特尔还曾于2012年推出过无需风扇辅助散热的超低功耗平台:Clover Trail,代表处理器型号为AtomZ2760。三星Smart PC-500T1C就是基于该芯片设计的11.6英寸Windows平板(图2),9.9mm厚度和760g的体重非常轻盈。可惜,AtomZ2760的性能玩起《魔兽争霸3》都会出现卡顿,在一些复杂办公领域更是生产力低下。所以,此类产品并没能掀起太大波澜。用户真正需要的Windows平板,至少也应该具备运行《英雄联盟》级别游戏的性能。

02图注:在当时堪称极致纤薄的三星Smart PC-500T1C,可惜性能是其最大短板

Y系列的进化史

其中,Ivy Bridge-Y隶属第三代酷睿处理器的分支,代表型号有Core i7-3689Y、Core i5-3439Y、Core i5-3339Y,其最大的特色就是封装面积减小到了31mm×24mm,TDP也从Ivy Bridge-U的18W降低到了13W。与此同时,英特尔还借机提出了“SDP”(场景设计功耗)概念,而Ivy Bridge-Y就曾以7W的SDP作为宣传点杀入市场。由于Ivy Bridge-Y的发热和功耗都有所降低,所以只需超薄型的静音风扇即可解决散热压力(图3),从此Y系列酷睿处理器就成为了性能级平板电脑(或称平板二合一设备)的专属装备。

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图注:搭载Core i5-3317u处理器的微软Surface Pro一代,通过两颗超薄小风扇进行散热

随着第四代酷睿Haswell架构的发布,Haswell-Y接过了Ivy Bridge-Y的使命,代表产品有Core i3-4010Y和Core i5-4200Y。这代Y系列处理器除了性能有所增强外,TDP和SDP分别从13W和7W下降到了11.5W和6W,有利于帮助平板电脑进一步瘦身。

遗憾的是,虽然Haswell-Y在功耗和散热方面有所改良,但受限于22nm制程工艺的局限,依旧需要与散热风扇搭配才能保证长时间的稳定运行。风扇再薄再轻也是累赘,要知道这个时期的iPad Air已经拥有7.9mm厚度和500g重量的“骨感身材”。如何才能让性能级的酷睿处理器摆脱风扇的束缚?没错,此时只能将希望寄托于更先进的制程工艺上了。

2014年,英特尔最新14nm制成工艺终于量产,而首发的就是第五代酷睿处理器中的Y系列成员:Broadwell-Y(为了保证Y系列的产能,U系列和H系列的五代酷睿处理器被拖到了2015年Q1才量产上市)。Broadwell-Y最大的亮点,就是将TDP降到了史无前例的4.5W,只需采用被动散热(无需风扇,通过散热片、热管和金属机身散热)就可解决发热的压力(图4)。同时,酷睿M的芯片尺寸也较Haswell-Y有了大幅降低,可节省大约50%的空间占用(图5)。

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为了记录这一历史性的产品,英特尔也为Broadwell-Y起了一个新的名字:酷睿M。在酷睿M的帮助下,苹果推出了打破笔记本轻薄记录的新MacBook(厚13.1mm,重0.9kg)(图6),而更多的平板二合一设备也在酷睿M的基础上“减肥”成功。

06图注:苹果新MacBook的主板非常迷你,上面还集成着酷睿M处理器、SSD和内存等芯片

2015年,英特尔正式推出了第六代酷睿处理器家族,保持4.5W超低功耗记录的Skylake-Y自然备受关注。作为第二代的酷睿M,Skylake-Y在性能上有没有提升?是否值得我们期待呢?

扩展阅读:Baytrail-T到CherryTrail

Baytrail-T应该是英特尔近些年来最成功的移动处理器之一。基于22nm制程工艺设计的它,在经过英特尔的一番精简优化之后获得了低至2.2W的SDP,意味着它无需风扇散热也可稳定运行。为了推广Baytrail-T,英特尔还对OEM厂商提供了诸多优惠,而微软也借机免费向OEM提供Windows 8.1with Bing版和Office 365软件,从而大幅降低了基于Baytrail-T设计的平板电脑的成本,低至399元的Window 8.1平板不再是梦想。2015年,Baytrail-T的接班人,14nm的CherryTrail正式上市,代表产品有微软Surface3和小米平板2(图7)。虽然Baytrail-T到CherryTrail有着四核优势,但其性能依旧明显落后于双核的酷睿M,主要在2000元以内的平板战场贡献力量。

07图注:小米平板2

二代酷睿M的家庭成员

英特尔Skylake-Y家族一共有四款产品,并通过酷睿M3、M5和M7加以区分(表1)。它们全部采用了双核四线程设计,并集成HD515核芯显卡,拥有4MB三级缓存和4.5W的TDP功耗。四款处理器的主要差异在于CPU和GPU的核心频率。比如最低端的酷睿M3-6Y30睿频加速后最高频率为2.2GHz,而最高端的酷睿M7-6Y75睿频加速频率要比其高出了了900MHz。由此可见,不同档次的二代酷睿M之间会存在比较明显的性能差距。

二代酷睿M有何变化

第一代酷睿M(Broadwell-Y)由于工艺和设计的不成熟,非常容易出现过热降频的现象。因此,OEM厂商则可根据产品的设计散热设计,对其降频的温度阀值进行调整,从而导致不同酷睿M设备间性能差异较大的情况。比如,一些低价酷睿M平板在3DMark11中只能取得P500左右的成绩,但一些中高端产品却可达到P800的分数。总之,散热设计越好的酷睿M设备,它的跑分性能也就越高。

第二代酷睿M(Skylake-Y)解决了被动散热在平板电脑身上水土不服的问题,改进的微架构再加上英特尔对14nm工艺的深度理解和优化,让二代酷睿M拥有了更好的散热控制(图8)。我们不妨做个回顾,基于一代酷睿M设计的平板电脑大都是11.6英寸屏幕起步,其目的就是利用更大的内部空间缓解发热压力。

08图注:微软Surface Pro 4低配版所搭载的酷睿M3-6Y30处理器

而二代酷睿M改进散热的证明就是,英特尔祭出了搭载该芯片的电视棒(代号为“Cedar City”),其体积和大号闪存盘(U盘)相仿(图9),可见英特尔对二代酷睿M散热的信心。而第二代酷睿M之所以可以被塞进电视棒大小的设备中,封装面积的进一步缩小功不可没。通过图10可见,Skylake-Y的尺寸比Broadwell-Y小了大约33%!

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发热和功耗的改善带来的则是续航时间的延长。据悉,英特尔为二代酷睿M开启了完整的SoC功耗门控,CPU内核可以在闲置时完全关闭,再结合自适应的屏幕刷新率和工艺改进的PCH,在35Wh电池的配置下,二代酷睿M较一代酷睿M可增加1.4小时的续航时间,突破了10小时大关。此外,二代酷睿M还原生支持雷电和USB Type-C接口,只是限于成本,很少有产品会直接提供这些新兴接口而已。

好消息是,封装尺寸的下降、温度功耗的降低并没有影响二代酷睿M的性能。首先,英特尔为二代酷睿M开放了更宽泛的可调节范围,其TDP可以在3.5W~7W间浮动(一代酷睿为3.5W~6W),由此便可在更高频率下长时间稳定运行。此外,二代酷睿M集成的HD515核芯显卡也将架构进化到了Gen9,正式支持DX12(一代酷睿M核芯显卡架构为Gen8,仅支持到DX11.2)。

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有关六代酷睿处理器Skylake的更多技术细节,请参考本刊2015年19期《写在普及之前英特尔Skylake移动处理器前瞻》这篇文章。

真实性能上的较量

所谓“是骡子是马牵出来遛遛”,下面就轮到二代酷睿M真实性能的考察时间了。作为对比,笔者找来了Baytrail-T、CherryTrail、Broadwell-Y和Haswell-U与Skylake-Y的代表进行同台竞技。其中,Baytrail-T主要被应用在400元~1000元的Windows 8.1平板身上、CherryTrail用在1000元或更高的Windows 10平板身上、Broadwell-Y主打2000元或更高级别的产品,而Haswell-U则代表着3000元级别标准笔记本的性能水平。

11图注:酷睿M5-6Y54的CPU-Z软件截图

通过实测不难发现,Skylake-Y的代表:酷睿M5-6Y54(图11)在综合性能上可以秒杀Baytrail-T和CherryTrail的代表,同时较Broadwell-Y平台的酷睿M-5Y10c也有了小幅提升(表2)。需要注意的是,酷睿M5-6Y54的主频较酷睿M-5Y10c高了700MHz,后者真正的竞争对手应该是酷睿M3-6Y30。在主频存在较大优势的前提下,酷睿M5-6Y54依旧没能和酷睿M-5Y10c之间拉开太大差距,如此表现多少还是有些遗憾的。

总之,性能并不是第二代酷睿M改进的重点,更好的功耗的散热控制才是它笑傲平板江湖的杀手锏。我们不妨往好的方向看一看,如果拿酷睿M5-6Y54与Haswell-U架构的酷睿i5-4300U相比,酷睿M5-6Y54已然具备了后者80%左右的性能,无论是办公还是娱乐已经不存在太大的瓶颈了。

小结

当你拿到本期杂志时,英特尔六代酷睿Skylake应该已经全面普及,而基于Skylake-Y定制的平板电脑和二合一设备也将成为市场的主流。更轻、更薄、续航更持久,将成为第二代酷睿M设备所特有的标签(图12),在预算允许的情况下值得被我们列入首选采购的名单中。

12图注:Skylake家族Y、U和H系列芯片对比

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