كل شيء عن Meteor Lake: ثورة إنتل في وحدات المعالجة المركزية للكمبيوتر المحمول
هل يمكن لمعالجات Intel Meteor Lake، المبنية على تقنية الشرائح (Chiplet)، تحويل أجهزة الكمبيوتر المحمولة بنظام Windows إلى منافسين قويين لأجهزة MacBook؟
معالجات Intel Meteor Lake
بينما كانت المعلومات حول سلسلة معالجات إنتل المحمولة، Meteor Lake، تتدفق في الأشهر الأخيرة، فإن حدث الابتكارات الخاص بإنتل في مدينة سان خوسيه قدم فرصة للحصول على رؤى أكثر تفصيلاً حول وحدات المعالجة المركزية المتوقعة.
يبدو أن إنتل دخلت بشكل كامل إلى جيل جديد من معالجات الكمبيوتر المحمولة؛ حيث تعتبر هذه التغييرات ثورية وتحدد سياسة منتجات الشركة المستقبلية.
وفقًا لموقع TechPowerUp، فإن Meteor Lake هي الجيل الرابع عشر من أسرة معالجات الكمبيوتر المحمولة من إنتل، والذي من المقرر الكشف عنه بعد أشهر قليلة من تحديث Raptor Lake (الجيل الرابع عشر لأسرة أجهزة الكمبيوتر المكتبية). بينما يُعتبر تحديث Raptor Lake ضحيلًا نسبيًا من حيث الأجيال، يبدو أن Meteor Lake ستقدم الكثير.
تقول إنتل إن Meteor Lake تمثل التغيير المعماري الأكبر للشركة المصنعة التجارية في 40 عامًا. من غير الواضح كيف ستؤثر أسعار وحدات المعالجة المركزية في Meteor Lake على تكلفة الأجهزة المحمولة.
معالجات Meteor Lake من إنتل هي ثورية بعدة طرق. أولاً، قامت إنتل أخيرًا بالتخلي عن تقنية التصوير بالنانومتر العاشر (Intel 7) وبدأت في استخدام تقنية النانومتر السابع (Intel 4).
بالإضافة إلى ذلك، ستستخدم الأجيال الجديدة من معالجات الأغراض العامة في أنظمة الكمبيوتر المحمولة هيكلًا مستقل للشرائح لأول مرة، مما يشكل تحولًا تجاريًا في هندسة وحدة المعالجة المركزية للشركة. كانت Qualcomm و AMD قد قامتا سابقًا بالانتقال نحو تصميم شرائح مستندة إلى تقنية الشرائح.
تقول إنتل إنه من المتوقع تحقيق تحسينات كبيرة في معالجات الأجهزة المحمولة الخاصة بالشركة على الرغم من جميع التغييرات. من خلال استخدام هندسة مستندة إلى تقنية الشرائح، سيقل استهلاك الطاقة لمعالجات Meteor Lake بشكل كبير، مما سيزيد في نهاية المطاف من أداء شحن الأجهزة المحمولة.
واحدة من نقاط الضعف الرئيسية في أجهزة الكمبيوتر المحمولة بنظام Windows مقارنة بأجهزة MacBook هي قدرتها على الشحن.
هندسة رقائق Meteor Lake
في صناعة الإلكترونيات، يُستخدم مصطلح “شرائح الدائرة المتكاملة” بشكل شائع لوصف تقنية تجزئة الوحدات النمطية على شريحة واحدة. ومع ذلك، تفضل إنتل استخدام مصطلح “البلاطة” بدلاً من ذلك. في التطبيق العملي، ليس هناك الكثير من الاختلاف بين الكلمتين، ولكن إنتل تُصر على أن “معالجة البلاطات” تُشير إلى الشرائح التي تستخدم تعبئة متقدمة.
تسهل هذه التقنية التواصل الموازي بين أجزاء الشريحة المختلفة، مما يعزز الأداء مقارنة بالتواصل التسلسلي في تقنيات التعبئة التقليدية ويقلل من استهلاك الطاقة.
سلسلة Meteor Lake تمثل أول معالجات محمولة عامة من إنتل مصممة على شكل أربعة مربعات نشطة تضم الوحدة المعالجة المركزية (CPU). ووحدة معالجة الرسومات (GPU)، ونظام على الشرائح (SoC)، وواجهة الإدخال والإخراج (I/O).
توجد مربعات واجهة الإدخال والإخراج داخل مكدس Intel Foveros 3D. في الواقع، يتم إنشاء الاتصالات بين مربعات مختلفة من خلال منصة Intel Foveros 3D، مما يقضي على عيوب تكديس التكنولوجيا ثنائية الأبعاد التقليدية.
صممت إنتل جميع المربعات النشطة بعناية استنادًا إلى هندستها الدقيقة. ومع ذلك، سيتم تصنيع مربع وحدة المعالجة المركزية (CPU) فقط باستخدام تقنية النانومتر السابع (Intel 7) من إنتل. بينما سيتم إنتاج الأجزاء الثلاث الأخرى باستخدام تقنية TSMC. تتوفر تفاصيل إضافية حول التصوير المستخدم في إنتاج شرائح Meteor Lake.
| Meteor Lake tile/chiplet | Manufacturer / Lithograph |
|---|---|
| CPU | Intel / 7 nm (Intel 4) |
| Foveros 3D platform | Intel / 22FFL (Intel 16) |
| GPU | TSMC / N5 (5nm) |
| SoC | TSMC / N6 (6nm) |
| I/O | TSMC / N6 (6nm) |
وحدة الحوسبة (CPU) بحيرة النيزك
تستخدم إنتل إما التصوير بالنانومتر السابع (Intel 7) أو التصوير بالنانومتر الرابع (Intel 4) لتصنيع وحدة المعالجة المركزية (CPU)، مدعيةً أن هذه العملية تمكن من إنشاء وحدة معالجة مركزية أكثر قوة. بالإضافة إلى ذلك، مع التصوير بالنانومتر الرابع من إنتل، وجد أنه يمكن توفير حوالي 20% من استهلاك الطاقة للشريحة.
تُخصص المهام الأخف وزنًا لنظام على الشرائح (SoC) بدلاً من وحدة المعالجة المركزية (CPU).
تستخدم وحدة المعالجة المركزية أنوية جديدة: الأنوية عالية الأداء تُعرف بـ Redwood Cove والأنوية ذات الاستهلاك المنخفض للطاقة تُعرف بـ Crestmont.
تُشير إنتل إلى أن هذه الأنوية الجديدة تعزز عدد التعليمات المُنفَذة في كل دورة (IPC) مقارنةً بأنوية الأجيال السابقة. بالإضافة إلى ذلك، توفر أنوية Redwood Cove زيادة في ذاكرة العنقود وعرض الذاكرة.
لتحسين توزيع الأعباء داخل الشريحة وإدارة استهلاك الطاقة، تستخدم إنتل إدارة الخيوط. وهذا يضمن عدم تفعيل أنوية وحدة المعالجة المركزية أثناء المهام الخفيفة، حيث يتم تخصيص المهام لنظام على الشرائح وأنوية الطاقة المنخفضة المضمنة فيه. سنناقش هذا بالتفصيل في القسم المتعلق بنظام على الشرائح.
قسم الرسومات (GPU) Meteor Lake
يتم تصنيع مربعات الرسومات في شريحة Meteor Lake باستخدام تقنية التصوير بالنانومتر الخامس من TSMC وتستخدم بنية Xe-LP من إنتل، التي تتضمن العديد من الميزات الموجودة في بنية Xe-HPG من إنتل (المستخدمة في بطاقات الرسومات المنفصلة).
قالت إنتل أن أداء وكفاءة قسم وحدة معالجة الرسومات قد تضاعفا مقارنة بالجيل السابق. ميزة أخرى ملحوظة في هندسة وحدة معالجة الرسومات هي فصل محرك Xe Media ومحرك Xe Display عن محرك الرسومات الرئيسي ونقلهم إلى مكان آخر في قطعة SoC. من خلال هذا الترتيب، يتم تحسين استهلاك الطاقة بشكل كبير في مختلف السيناريوهات.
تدعم معالجات Meteor Lake أيضًا تكنولوجيا Intel XeSS. هذه التكنولوجيا، التي تعمل بشكل مماثل لـ DLSS و FSR، تهدف إلى تحسين معدلات الإطارات في ألعاب الفيديو. وهذا يعتبر أول تكامل لتقنية XeSS في الرسومات المتكاملة.
لن تتوفر ميزة الرسومات المذكورة في جميع معالجات Meteor Lake، ولكن ستحتوي جميعها على وحدة معالجة الذكاء الاصطناعي (NPU). وفقًا لإنتل، تعزز وحدة معالجة الشبكات العصبية الجديدة (NPU) أداء النظام في أدوات الذكاء الاصطناعي مثل Stable Diffusion.
قسم Meteor Lake SoC
يتم تصنيع مربعات نظام على الشرائح (SoC) في شرائح Meteor Lake باستخدام تقنية التصوير تبلغ 6 نانومتر من TSMC. هذا المكون يعمل بشكل أساسي كمركز اتصال بين وحدات الشريحة الأخرى ويُقدم كميزة حاسمة في كفاءة استهلاك الطاقة. أطلقت إنتل على هذه الوحدة في SoC اسم “الجزيرة ذات استهلاك منخفض للطاقة”.
في قلب شريحة SoC تتواجد أنوية منخفضة الطاقة جديدة. تم تخصيص هذه الأنوية بشكل رئيسي لتخفيف الأعباء من المهام ذات الوزن الخفيف عن وحدة المعالجة المركزية المرتفعة الاستهلاك للطاقة. في الممارسة العملية، يتم تخصيص المهام التي لا تتطلب قوة معالجة من وحدة المعالجة المركزية لهذه الأنوية منخفضة الطاقة في SoC.
أضافت إنتل أيضًا وحدة معالجة شبكات عصبية (NPU) في مجموعة المعالجات. يمكن لوحدة معالجة الشبكات العصبية أن تعمل إما داخل الشريحة أو كوحدة منفصلة وتوفر إمكانيات الذكاء الاصطناعي على الشريحة، مما يمهد الطريق لتطبيقات معالجة الذكاء الاصطناعي المستقبلية.
ذكرت المصادر أنه في قسم الرسومات، تم نقل محرك Xe Media ومحرك Xe Display من قسم الرسومات إلى وحدة SoC. هذا التقسيم لاستهلاك الطاقة يوزع استخدام الطاقة بشكل مثلى عبر وحدات مختلفة، مع وحدة المعالجة الرسومية الرئيسية (التي تستهلك الطاقة بكميات كبيرة) تتواجد في وحدة المعالجة الرسومية.
لا تشترك هذه الوحدات في معالجة البيانات. تتضمن وحدة محرك Xe Media برامج تشفير وفك تشفير متعددة الصيغ (MFX) للمهام المتعلقة بالتشفير والفك تشفير. ومحرك Xe Display يدعم أيضًا معايير العرض مثل HDMI 2.1 و eDP 1.4. بالإضافة إلى ذلك، يمكن لشريحة SoC دعم تقنية Bluetooth 5.4 و Wi-Fi 7.
قسم واجهة الإدخال والإخراج (I/O) في Meteor Lake
أصغر مربع في شرائح Meteor Lake هو قسم واجهة الإدخال والإخراج (I/O)، الذي تم تصميمه أساسًا لتوفير توصيل إضافي. يتم تصنيعه باستخدام تقنية التصوير بالنانومتر السادس من TSMC. تعتمد إمكانيات القسم I/O على عاملين: متطلبات الشركة وتصنيف واستخدام المعالج. خيارات التوصيل مثل Thunderbolt 4 أو PCIe Gen 5 متاحة من خلال هذا المربع.
قسم واجهة الإدخال والإخراج (I/O) هو قابل للتعديل، وهذا يعني أن إنتل ستقوم بتصميم مربع واجهة الإدخال والإخراج بأبعاد مختلفة استنادًا إلى تصنيف واستخدام المعالج.
إستنتاج
مع كل المعلومات التي لدينا حتى الآن حول Meteor Lake، يبدو أن استراتيجية Intel في استخدام الطباعة الحجرية Intel 4 والهندسة المعمارية القائمة على الشرائح يمكن أن تكون بمثابة شهادة على إنجازات Intel في تحسين استهلاك الطاقة في شرائح الهاتف المحمول.
على الرغم من وجود منصة Foveros في الرقائق الجديدة، يمكن لشركة Intel إجراء أي تغييرات ضرورية على البلاط أو الشرائح حسب الحاجة.
