英特尔3D封装技术，什么鬼？

来源：雷科技互联网组，| 编辑：TSknight

2023年9月19日，英特尔正式发布基于Intel 4制程工艺的首个处理器平台——Meteor Lake。得益于先进的Foveros 3D封装技术，Meteor Lake实现了全新的分离式模块结构，将传统的单处理器设计分为多模块设计，Meteor Lake的处理器将由计算模块、IO模块、SoC模块、图形模块，通过全新的架构打造出能耗比更出色的处理器。

遗憾的是目前英特尔还没有公开14代酷睿处理器的确切规格，相关的详细信息估计要等另一场发布会再公开，预计时间应该是在10月份。不过，相对于新一代处理器的规格，Intel 4的各种变化更让人在意，这是英特尔继12代酷睿之后，又一次对处理器的结构进行大刀阔斧的改变，甚至引入了许多传统PC处理器所没有的新功能。

在AI大模型成为热门之后，英特尔或许是所有PC处理器厂商中跟进速度最快的，在14代酷睿处理器中，我们就已经看到了为AI准备的神经网络处理单元（NPU）。早前，英特尔就公布了多个基于处理器设计的AI大模型，其中就有针对低功耗处理器设计的模型，让用户可以在本地部署小规模的AI，处理一些文字工作。

而在14代酷睿处理器之后，PC处理器也将进入一个新的纪元。

全新架构，新在哪里？

传统的PC处理器基本是单核心结构，少数处理器会在一个基板上放置两个芯片，组成一个处理器，但是从芯片本身来看，依然是延续了传统的芯片设计方法，只是将两颗芯片合二为一。

而Meteor Lake架构则采用了分离式的模块设计，所以，虽然掀开顶盖你依然只会看到一个芯片，实际上芯片里封装了四个独立模块，它们共同组成一个处理器。其中，计算模块就是以前的处理器核心，内置最新一代的能效核及性能核，通过制程工艺及微架构的更新，进一步强化了性能，带来更高的能耗比。

图形模块则集成了英特尔锐炫图形架构，因为采用了单独的模块设计，所以英特尔能够将更大的GPU封装到芯片中，Meteor Lake处理器的核显性能达到独显级别，将支持光线追踪核Intel XeSS。

IO模块，从功能上来看升级是最小的，集成了雷电4协议和PCIe Gen 5.0，基本上与上一代相同。

最后来看看SoC模块，这是Meteor Lake处理器本次更新最大的变化，在SoC模块中英特尔采用了全新的低功耗岛设计，集成了神经网络处理单元（NPU），新的低功耗能效核，进一步优化节能与性能间的平衡。SoC 模块还集成了内存控制器、媒体编解码处理和显示单元，支持 8K HDR 和 AV1 编解码器以及 HDMI 2.1 和 Display Port 2.1 标准，还支持Wi-Fi 、 Bluetooth和 Wi-Fi 6E。

这是NPU单元首次被封装进英特尔的PC处理器中，作为神经网络性能特化的处理单元，NPU的加入可以让14代酷睿处理器拥有远超以往所有处理器的AI性能。当然，这并不是意味着以前的处理器就没有AI性能，只不过当时的逻辑是用CPU和GPU的算力，通过算法强行模拟计算，优点是适配性强，缺点则是能耗比低且大量占用CPU和GPU的算力，导致用户的正常使用体验受限。

而在NPU加入后，处理器就可以将AI功能相关的性能调用交给NPU解决，CPU和GPU的算力仅作为辅助和后备，让用户在运行AI功能的同时不会影响电脑的正常使用。随着ChatGPT等AI大模型的崛起，AI正在成为我们日常生活的一部分，然而当下的AI普遍都运行在远端服务器上，不仅会带来信息泄露的风险，还缩小了适用范围。

如果我们想让AI变成真正的随身助手，提高PC等个人终端的AI性能就成为迫在眉睫的问题，利用NPU的算力，我们可以轻松在本地部署小型AI模型，而不需要再借助独立显卡等高功耗的硬件，而且可以更轻松地移植到移动端，让随身移动设备的AI语音助手也拥有更加强大的智能。

此前并非没有人想过将NPU加入处理器中，但是受限于各种问题，最终都无法成功在处理器中开辟出一个新的版块来放置NPU，那么英特尔又是怎么做到的？

3D封装来了

Meteor Lake处理器诞生的背后，离不开英特尔的新一代3D封装技术——Foveros，虽然早在2020年就已经在移动处理器上实验过，但是当时的技术尚未完全成熟，所以Lakefield也成为过去三年里英特尔唯一的3D封装PC处理器。

何为3D封装？打个比喻，传统的2D封装就是搭建平房，而3D封装就是搭建双层住房，在原先的芯片上层通过特殊方式再增加一个承载层，并将NPU等额外的模块放入其中，相较于传统的分开封装，3D封装可以在保证处理器大小不变的同时提供更高的连接带宽和更低的延迟，从硬件层面保证性能体验的一致性。

通过对封装技术的改进，英特尔如今已经可以实现高良率的3D封装，换言之就是成本更低了，这也是Foveros能被应用在PC处理器上的主要原因，此前Foveros一直都活跃在单价更高的服务器处理器市场。

在改进3D封装技术的同时，英特尔也在研发新的基板材料，用来代替在2020年末就已经达到物理上限的有机基板，新一代玻璃基板将拥有更高的晶体管承载能力，具体卓越的机械和物理性质，基于光学特性还能提供远超上一代基板的封装数量，预计在2030年可以实现单个封装继承1万亿个晶体管的设计。

新一代基板+新一代封装技术，英特尔正在挑战PC处理器的新上限。

分离式模块设计、3D封装、玻璃基板，一连串的名词看起来高大上，但是对我们又有什么影响呢？作为消费者，我们会在14代酷睿处理器上得到怎样的收益呢？实际上，所有改进都离不开两个字“性能”。

当然，这与我们传统想象中的主频提高，或许有些许不同，从此前曝光的信息来看，14代酷睿处理器的主频提升并不算大，但是在多核性能、视频转码等方面的性能表现则远超上一代，其背后就是SoC模块、图形模块等独立模块的功劳，随着处理器转入分离式设计时代，传统的主频高低已经不能代表处理器的全部性能。

SoC、图形、计算三大模块相互独立，企业也可以根据用户的需求对处理器的性能与功能进行更精准地定制，让用户可以选择更适合自己的处理器。长远来说，这可能将会改变未来的PC市场，比如强化计算模块，可以搭配配置了独立显卡的高性能PC，强化图形模块则可以搭配对视频转解码性能需求高的PC，强化SoC模块，则可以制作成AI特化处理器。

当然，暂时我们还是会延续已有的轨迹，通过不同的型号来区分性能，想要更好的性能，那就只能掏更多的钱了。不过，14代酷睿处理器已经拉开了这道大门，向我们展示了一个崭新的世界。