Lunar Lake: Intel si appoggia a TSMC per i nuovi SoC basati su architettura ibrida

Intel ha ufficialmente tolto il velo dalla sua nuova architettura Lunar Lake, ai blocchi di partenza per sostenere il funzionamento dei processori di nuova generazione. I chip destinati al mercato “mobile” che saranno lanciati sul mercato intorno ai mesi di settembre-ottobre prossimi, potranno così beneficiare di significativi miglioramenti. Obiettivo dichiarato di Intel è ridefinire le aspettative per i PC basati su x86-64, assicurando il perfetto connubio tra potenza e prestazioni.

Lunar Lake: come sono strutturati i nuovi SoC di Intel

Ormai si parla correntemente di SoC (System-on-a-Chip) anche in casa Intel. I chip Lunar Lake sono costituite da due tile: una si occupa del computing vero e proprio, ospitando CPU, GPU e NPU; la seconda gestisce le interfacce I/O esterne. Per la produzione dei due elementi, Intel si appoggia a TSMC e, rispettivamente, ai suoi processi costruttivi N3B a 3 nm e N6.

Un tile di base passivo di tipo Foveros, facilita le comunicazioni tra gli altri componenti e rappresenta l’unico “pezzo di silicio” prodotto materialmente da Intel nel caso dei nuovi SoC Lunar Lake.

La CPU dei Lunar Lake integra quattro core P ad alte prestazioni e quattro core E ad alta efficienza energetica nella configurazione top di gamma. I core P Lion Cove promettono un guadagno in termini di IPC (istruzioni per ciclo di clock) del 14%, i core E Skymont offrono miglioramenti quantificabili fino al 68%.

La sezione grafica integrata trae vantaggio dalla nuova GPU Xe2, che – a detta dei tecnici di Intel – dovrebbe portare a un incremento delle prestazioni del 50% rispetto alla generazione precedente. A completare la configurazione, una NPU (Neural Processing Unit) 4.0 di Intel, chiamata ad ottimizzare i carichi di lavoro legati alle applicazioni di intelligenza artificiale e capace di esprimere fino a 48 TOPS.

Considerando però la potenza complessiva dei chip, i tecnici della società di Santa Clara parlano di 120 TOPS (calcolando l’apporto combinato di CPU, GPU e NPU): un valore ampiamente superiore al requisito di 40 TOPS richiesto da Microsoft per gli AI PC.

Addio all’Hyperthreading tradizionale

Con una mossa che ha destato stupore, gli ingegneri di Intel hanno optato per la rimozione della storica funzionalità di Hyperthreading dai nuovi Lunar Lake. Secondo la società guidata da Pat Gelsinger, infatti, l’Hyperthreading – che di norma migliora il valore IPC del 30% nei workload in multi-thread – non è così rilevante quando si punta su un design ibrido come quello implementato nei moderni Lunar Lake.

I core E ad alta efficienza energetica, infatti, si sono dimostrati già di per sé ottimali portando a una riduzione del 40% dei consumi rispetto ai Meteor Lake.

I test effettuati sul campo suggeriscono come la rimozione dell’Hyperthreading abbia permesso di migliorare nettamente sia prestazioni che efficienza.

Lunar Lake introduce numerose ottimizzazioni architetturali: il meccanismo di branch prediction è stato significativamente migliorato ed esteso, i Lunar Lake hanno disponibilità di una maggiore larghezza di banda per il fetching delle istruzioni e sono in grado di decodificarle più rapidamente. Il motore di esecuzione out-of-order integra una serie di accorgimenti per accrescerne la flessibilità. La memoria vede l’aggiunta di una nuova cache L0 da 192KB tra L1 e L2, con quest’ultima che può crescere fino a 2,5 MB.

Intel si prepara per respingere l’attacco dei concorrenti, chiamati Apple M3, Qualcomm Snapdragon X Elite e AMD Ryzen AI

Abbiamo già rimarcato come Intel abbia scelto di adottare i processi costruttivi di TSMC perché, evidentemente, riconosciuti come i migliori disponibili durante la fase di progettazione dei nuovi Lunar Lake. Si tratta di una novità importante: se da un lato Gelsinger ha dimostrato di voler rafforzare gli impianti produttivi di Intel e di mettere a disposizione gli stabilimenti per la realizzazione di chip per conto terzi (programma Intel Device Manufacturing 2.0), dall’altro la società di Santa Clara ha riscontrato notevoli difficoltà proprio su questo fronte. Tanto da dover fare affidamento, per questa volta, sul know-how della taiwanese TSMC.

La “mossa furba” di Intel è che il lavoro architetturale condotto dai suoi ingegneri per partorire i chip Lunar Lake è facilmente trasferibile su altri nodi produttivi. Quindi, le innovazioni saranno certamente spostate nei futuri prodotti Intel realizzati presso i suoi propri stabilimenti.

La nuova offerta Intel è studiata per fronteggiare gli Apple M3, i nuovi Snapdragon X Elite di Qualcomm e i processori AMD Ryzen AI 300. La società di Santa Clara presenterà Lunar Lake in due modelli, almeno inizialmente, ma non ha ancora condiviso le specifiche finali per quei modelli.

Intel prevede di offrire la disponibilità di circa 40 milioni di processori abilitati per le operazioni di intelligenza artificiale entro la fine dell’anno.

L’architettura Lunar Lake e l’intera proprietà intellettuale ad essa associata rappresenta una netta virata di Intel verso un design incentrato sulla potenza per massimizzare la durata e le prestazioni della batteria.

La metodologia di progettazione migliorata e le microarchitetture di CPU e GPU saranno presto utilizzate anche negli altri prodotti mobili di Intel: si pensi all’offerta Panther Lake, ai chip Arrow Lake per PC desktop e ai processori Xeon 6 per i data center.