人類已經撞到CPU的天花板了?日拱一卒 功不唐捐
來源：倍可親(backchina.com)今天中午，英特爾正式發布了新一代移動晶元，自此，i3，i5，i7將從筆記本上抹去，取而代之的是Ultra系列。
Ultra5系，Ultra7系，Ultra9系將成為區分英特爾處理器強弱的新參考。
這Ultra是不是聽起來很厲害？並且根據英特爾官方說法，這是它們40年來最大的改變。
但實際測試下來，你會發現在CPU能力上，這一代Ultra真的Ultra不起來……
01 新Ultra為何打不過老i7
在Ultra晶元上，英特爾首次把不同功能模塊拆開，然後按照不同的製程將它們製作出來，最後如拼圖一樣，把這些模塊湊在一起。
這次拆開的有4類功能模塊——計算模塊，SoC模塊，圖形模塊，IO模塊。
其中計算模塊和圖形模塊很容易理解，就是以前的移動處理器中的CPU和GPU，SoC模塊的「成分很複雜」，其中有2個功耗很低的超小核，負責AI計算的NPU，還有內存控制器。
IO模塊負責處理器的一切外部溝通，像USB，WiFi，藍牙，網路，PCI-e等等。
四個模塊的功能不同，採用的工藝製程也有差距。計算模塊（CPU）採用了英特爾最新的7nm節點（官方稱為Intel 4），圖像模塊（GPU）採用了台積電的5nm節點，SoC和IO則是台積電的6nm的工藝。
寫稿的時候，國內的發布會還在進行，我簡單翻了下英特爾國外的宣傳資料，發現在CPU部分，最新的Ultra7旗艦型號Ultra 7 165H在單核性能上竟然打不過上一代的低壓版i7，在多核方面，也僅僅超過8%。相比老對手AMD，領先的也不是很多。
這是什麼情況？工藝從10nm（官方稱intel7）升級到7nm，性能幾乎沒有增長，牙膏廠又開始擠牙膏了？
還真不一定，如果大家仔細觀察過最近幾年晶元的產業，會發現，從AMD，Intel到蘋果和高通，這些巨頭們發布的新晶元的提升都沒像前些年那樣巨大了。
以蘋果舉例，無論是手機上用的A系列處理器，還是筆記本用的M處理器，在更新時，經常會與上上代做對比。比如蘋果最近發布的M3 Pro，發布會上CPU對比部分，只出現了上上代的產品M1 Pro。
再來看看另外一組數據，還是蘋果，只不過這次聚焦到它手機上用的A系列處理器， 從A6開始直到A9，每一代在製程上都有著提高，但從A10開始，製程不再是每年遞進，而是兩年一換。
這些都在說明，在CPU方面，人類已經很接近極限了。單純靠製程拉升晶體管數量的時代正在離我們遠去。
02拯救晶元的救世主？
造成這種局面的原因有兩個：
其一，隨著越來越逼近1nm這個極限，目前的晶元技術儲備已經見底，想要造出更小的晶體管，需要在許多學科方面都有突破。
在實際生產中，生產先進位程的晶元越來越困難。以蘋果用到的台積電3nm工藝來說，需要多次打磨，不停的優化，才能達到具有最高良率的N3X節點。按照N3B，N3E，N3P，N3X的路線來看，蘋果所用的N3E還遠不是3nm的最佳性能。
其二，製程先進帶來的副作用還體現在費用上，之前說過的M3系列晶元，在流片試產的時候，蘋果向台積電支付了10億美元！當然，各位老爺可能覺得這點錢對於三萬億市值的蘋果來說沒什麼，但別忘了，這些錢最終都是轉嫁到消費者頭上的。
蘋果也可以直接給台積電一萬億，直接採用良率更低的2nm，甚至是1nm的製程工藝來提升CPU性能，但那時候，可能一台筆記本就要十萬了。畢竟布魯斯韋恩還是少數人。
所以在CPU方面，以後應該比較難看到以前那種，年年都有爆炸式提升的情況了。
難道就沒有什麼「超級英雄」能拯救晶元行業了嗎？
答案是肯定的，它就是Chiplet。
Chiplet解釋起來很簡單，就是把眾多的小晶元通過某種技術，連接在一起，形成一個大晶元。
這次的英特爾Ultra系列就是這種技術的產物。雖然CPU部分提升不高，但它把自家獨立顯卡的核心拆出來，做成小晶元，放在了這代Ultra中。
所以Ultra的GPU能力得到了2倍的提升，基本上追平了目前最強核顯——AMD的780M。有了Chiplet這個思想，英特爾還做出一些很有意思的事情，比如在SoC模塊中塞入了兩個更低功耗的「超小核」，在處理看視頻，簡單瀏覽網頁這種低功耗的任務時，只會調動這兩顆超小核而不是CPU模塊，從而提高了整體的續航。
就在發稿前，我看了下相關的測評，Ultra的CPU性能可能沒有漲，但是續航是實打實的有提升。
在經濟性上，Chiplet也有很好的表現。
首先，開發人員不需要花費很大的力氣把所有的東西都設計在一個晶元上，大大降低了研發的難度和周期。比如這次的Ultra為了跟上AI時代，在SoC模塊上加入了大量的NPU。
其次，採用不同製程可以為節約成本，如前面提到過的，這次Ultra的CPU模塊採用自家的最新的工藝，其他的使用台積電的5nm和6nm工藝。
當然，Chiplet對於晶元的算力提升也有幫助，像蘋果的M2/M1 Ultra系列晶元，就是把兩塊M1/2 Max晶元結合在一起，實現了算力的提升。
我國之前上了實體清單的壁仞科技的BR100計算卡，也是通過兩塊晶元在內部鏈接，實現了算力全球第一的壯舉。
那麼，Chiplet實現起來難么，會是我們在彎道上超車的一個機會么？
03 彎道超車的機會來了？
之前大家都把所有的功能集成在一個晶元上，是因為數據這樣傳輸起來最快。一旦把晶元隔開，在集合，如何實現它們之間數據的高速傳輸就變成了難以解決的問題。
直到最近10年，高級封裝技術的出現才解決這個問題。在晶元之間利用矽片鏈接，然後晶元通過自身的小凸起和矽片鏈接，從而實現數據的高速傳輸。
乍聽起來和大家日常把CPU插在主板上並沒有什麼區別，但實際上，拋開晶元只有幾毫米不說，上面的小凸起只有十幾微米大小，還要保證幾百，甚至上千個組成的小凸起位子不出錯，是非常困難。
除了晶元，矽片上也要做出穿孔和導線來保證互聯，這一系列操作后。還需要在封裝到普通的PCB板子上，複雜的工藝也就導致了，目前世界上只有三家公司能很好的完成先進封裝。
它們就是台積電，英特爾和三星。除了上述的2.5D封裝，HBM內存所採用的3D封裝技術，也是這三家應用的最好。
根據之前查閱的研報來看，在封裝方面，我們還處在相對落後的局面，不過在先進封裝的測試階段，許多國內的公司在國際上已經創出一些名堂來了。
最近也有令人欣慰的消息傳來，國內的兆芯發布的新一代KX-7000系列處理器就是採用了Chiplet的技術，實現了CPU性能2倍的提升，GPU性能4倍的提升。除此以外，根據我查閱的資料來看，國內也有幾個公司掌握了不錯的封裝技術，但為了避免一些不必要的麻煩，就不說它們的名字了。
日拱一卒，功不唐捐
在摩爾定律日益放慢的今天，越來越多的晶元大廠轉向了Chiplet這條路，通過HBM，Ultra這樣的案例來看，Chiplet的確是一個更為經濟的提升算力的辦法。
同時，製程的放緩，也給我們帶來趕超的機會。雖然在封裝方面，我們還有許多路要走，但相較於製程上的追趕，封裝這條路更容易一些。只要大家的心態放平，正視差距，努力追趕，很快會有很多關於的Chiplet以及封裝的好消息傳來。