Lors de son événement Intel Innovation 2023, qui se tient du 19 au 20 septembre, Intel a présenté son processeur mobile Core Ultra, dont le lancement est prévu le 14 décembre.
Nom de code Meteor Lake, il prendra la suite des processeurs Core de quatorzième génération, nom de code Raptor Lake. Il ne s’agit pas d’une énième itération de son architecture Intel Core, mais bien d’une rupture technologique telle qu’on n’en avait pas vu depuis des décennies chez le fondeur.
Pour la première fois, et avec quelques années de retard sur son concurrent AMD, Intel passe à une architecture de pucettes (chiplets) : le processeur est composé de différentes pucettes, qui sont intégrées en une seule puce, grâce à sa technologie de conditionnement Foveros 3D, qui permet d’empiler des composants en trois dimensions.
Chaque pucette peut être produite avec un nœud différent, afin de sélectionner celui qui correspond le mieux à la finalité.
Contrairement à son concurrent, qui assemble principalement des pucettes de cœurs de processeur à une éventuelle pucette de mémoire tampon, les pucettes du Core Ultra sont très différentes les unes des autres : calcul, graphique, système sur puce et entrées-sorties supplémentaires:
Cette architecture optimise la consommation d’énergie, puisqu’une pucette du processeur peut être éteinte quand on n’en a pas besoin. Et elle limite les goulots d’étrangement des entrées sorties, qui pénalisent fortement les performances des puces monolithiques.
Pucette de calcul
Pour la première fois, la pucette de calcul sera produite avec le nœud Intel 4 (7 nanomètres, premier nœud du fondeur à l’exploiter la lithographie à rayonnement ultraviolet extrême). La densité serait doublée, et les performances seraient améliorées de 20 % à consommation d’énergie égale.
Dans la feuille de route des nœuds de production, Intel 3 (5 nanomètres) serait prêt pour la production au second semestre 2023, ce qui nous paraît improbable, et suivi par Intel 20A (2 nanomètres) au premier semestre 2024, et Intel 18A (18 angströms) au deuxième semestre 2024. Pour mémoire, le nœud 10 nanomètres de Intel fut en retard de plus de cinq ans et lui coûta son hégémonie de cinquante ans dans le domaine des semi-conducteurs au profit du taïwanais TSMC.
Comme les processeurs précédents, elle est composée de cœurs optimisés pour les performances (P) et ceux optimisés pour l’efficience énergétique (E).
Le nouveau P-cœur, nommé Redwood Cove, offrirait des améliorations substantielles sur son prédécesseur, Golden Cove, apparu avec les processeurs Intel Core de douzième génération : efficience énergétique, bande passante, unité de contrôle des performances (Performance Monitoring Unit) et retour amélioré du directeur de fil d’exécution (Intel Thread Director).
De même, le nouveau E-Core, nommé Crestmont, offrirait des gains en termes d’instructions par cycle, de prédiction de branches, d’accélération d’intelligence artificielle, grâce au doublement du nombre de ports VNNI (Vector Neural Network Instruction, instructions vectorielles de réseaux neuronaux), et de retour du directeur de fil d’exécution.
Pucette SoC
La pucette de système sur puce (SoC), n’est pas fabriquée en Intel 4, mais en N6 (6 nanomètres) par TSMC.
Elle se compose de deux sous-systèmes : un NOC (Network On Chip), pour interconnecter les différentes parties du SoC et une IO Fabric pour la gestion des entrées sorties, avec une bande passante de 128 gigaoctets par seconde, sans doute le fruit de l’acquisition de Netspeed en 2018.
Le NOC intègre des E-cœurs « LP E », Low Power Island, ilot à faible consommation. Ils se distinguent des E-cœurs de la pucette de calcul avec une gestion plus fine de la consommation et une courbe voltage fréquence plus basse.
Le NOC est directement lié aux pucettes de calcul et de graphique, ainsi qu’aux unités spécialisées média, affichage, unité de traitement de réseau, unité de traitement d’image et unité de traitement neuronal de la pucette SoC.
L’IO Fabric est en charge du Wi-Fi 6E (il serait compatible avec Wi-Fi 7, mais Intel ne précise pas si une mise à jour sera disponible, ou s’il sera réservé à certaines puces), de Bluetooth 5.4, de l’Ethernet (2.5 GbE ?), de la connectivité HDMI 2.1 et DisplayPort 2.1, de la connectivité USB 3 et 4, des voies PCIe. Il est interconnecté directement avec une autre pucette optionnelle pour Thunderbolt 4 et des voies PCIe supplémentaires.
Pour la première fois, Intel intègre une unité distincte NPU (Neural Processing Unit, unité de traitement neuronale) dans un processeur Core, afin d’intégrer des capacités d’intelligence artificielle.
Intel souhaite ainsi surfer la vague de l’intelligence artificielle générative, qui profite si bien à NVIDIA, en l’intégrant dans tous ses produits, du PC au nuage et à sa périphérie.
Le NPU est compatible avec la boîte à outil OpenVINO, elle-même compatible avec de nombreux standards ouverts : TensorFlow, PyTorch, Caffée, et des interfaces de programmation telles que Windows Machine Learning (WinML).
Les engins de traitement des médias, Xe Media Engine, et d’affichage, Xe Display Engine, sont bien intégrés à la pucette SoC, et dissociés de la pucette graphique.
Xe Media Engine encode et décode les flux vidéos, jusqu’à 8K60 HDR 10 bits, les formats VP9, AVC, HEVC et AV1.
Xe Display Engine offre une connectivité HDMI 2.1, DisplayPort 2.1 20G et eDP1.4, et la compatibilité avec des affichages jusqu’à 8K60 HDR, 4 flux simultanés jusqu’à 4K60 HDR, et jusqu’à 360 images par seconde aux définitions 1080p et 1440p.
Pucette d’extensions d’entrées sorties
Elle permet d’offrir des connectivités additionnelles à la puce, pour la différencier en termes de gammes et de prix.
Les ordinateurs portables d’entrées de gamme n’offrent pas de ports Thunderbolt 4 par exemple.
Les ordinateurs de haut de gamme offriront sans doute des voies PCIe supplémentaires, et pourront ainsi intégrer plusieurs SSD ultrarapides.
Pucette graphique
Elle exploite une architecture graphique Xe-LPG, basée sur l’architecture Xe-HPG des cartes graphiques Arc de Intel. Elle offrirait des performances doublées par rapport à l’architecture Iris Xe des processeurs Intel Core de douzième génération.
À voltage égal, elle offrirait des cadences supérieures aux architectures précédentes.
La pucette graphique est fabriquée par TSMC avec son nœud N5 (5 nanomètres), le même que celui des cartes graphiques de dernière génération de NVIDIA et de AMD.
La pucette est composée de huit cœurs Xe, 128 engins de vectorisation, deux pipelines de géométrie, huit échantillonneurs, quatre dorsales pour pixels, et pour la première fois dans une puce graphique intégrée de la marque, huit unités de tracé de rayons.
La pucette est optimisée pour DirectX 12. Intel ne précise pas la consommation maximale de la pucette, celles des trois dernières générations étant limitées à 15 watts.
Fondation
En conclusion, le Core Ultra est une révolution culturelle pour Intel, le changement d’architecture le plus profond depuis quarante ans. Elle établit une fondation pour les années ou les décennies à venir, avec une grande modularité, une flexibilité pour offrir aussi bien des puces à la consommation inférieure à 10 watts, que des puces à la consommation supérieure à 100 watts.
Intel commence par les processeurs mobiles, premières ventes en nombre d’unités. Ils seront sans doute suivis par les processeurs pour les ordinateurs de bureau, voire les futurs processeurs pour serveurs.