14ª geração Intel Core: 4 fatos que você precisa saber sobre o Meteor Lake

Como conectar múltiplos dies diferentes num único package de maneira econômica? Essa é a pergunta que vem permeando o trabalho da Intel nos últimos anos. Uma evolução que passa pela redefinição de alguns conceitos internos da empresa na produção de chips, um compromisso em entregar 5 gerações de processo de fabricação em 4 anos, e uma aliança ainda mais estreita com empresas externas, como a TSMC, para acelerar e possibilitar a criação dos seus próximos lançamentos.

Em relação ao mercado de consumo, a bola da vez da companhia ainda para 2023 são os processadores Meteor Lake, que, comercialmente, serão conhecidos como Core Ultra. 

Esses chips, destinados aos notebooks, equiparão diversos dispositivos que começarão a chegar ao mercado em dezembro e terão uma série de novidades em termos estruturais que reafirmam a posição da Intel para o futuro de seus processadores, e também reforça o compromisso no que a empresa chama de AI PC. Um investimento ainda mais significativo em relação à inteligência artificial, trazendo possibilidades que podem ser úteis no dia a dia. E, evidentemente, isso também passa por incrementos e adições diretamente sobre o desenvolvimento do processador.

Intel diz que processadores Meteor Lake não chegarão aos desktops

Neste artigo separei 4 fatos importantes que ajudam a entender o Meteor Lake

Design híbrido e com uma nova abordagem

A base para entender o Meteor Lake é fixar a ideia que a Intel promoverá com cada vez mais ênfase o ponto do design híbrido, concepção que já faz parte da esfera de produção de chips voltados ao mundo mobile há muito tempo. O chip é híbrido no sentido de apostar em um modo heterogêneo, isto é, diferente, no arranjo de núcleos. Desde a 12ª geração de processadores Core, os chips Alder Lake, a Intel adota um design em que temos uma divisão entre os P-Cores e os E-Cores.

Os P-Cores são núcleos de alta performance, destinados às tarefas mais exigentes em termos computacionais, enquanto os E-Cores são mais eficientes, do ponto de vista energético, e podem entrar em ação nos momentos em que os P-Cores não precisam ser recrutados.

Agora pegue esse conceito e imagine um cenário em que um dispositivo como o notebook será o recebedor desse tipo de chip. Temos então um modelo de uso em que é possível aumentar a eficiência energética, uma redução de consumo, além, é claro, das elevações em performance advindas de questões de renovações ou aprimoramento de arquitetura.

Com o Meteor Lake, além dos P-Cores e dos E-Cores, a Intel aposta em núcleos com foco ainda maior na questão da eficiência energética, que podem cuidar diretamente de tarefas do Windows, por exemplo, que estejam rodando em segundo plano.

Esses núcleos de baixíssimo consumo ficam alocados em um dos tiles, um dos blocos que compõe o design multichip do Meteor Lake. Tema do nosso próximo tópico:

4 blocos independentes

A estrutura do Meteor Lake tem como destaque o seu design de múltiplos tiles, isto é, blocos. Ao invés de ser monolítico, apenas um die, essa família de processadores combinam diversas matrizes. São exatamente 4 matrizes:

> SoC: responsável pelo controlador de memória, NPU, mídia/display, e o Low Power Island, uma porção crucial para que a Inte consiga entregar mais eficiência energéticatica. É justamente no bloco SoC, gerenciado pelo Low Power Island, que reside os novíssimos núcleos de baíxissimo consumo, chamado pela empresa de Low Power E-Cores.  A produção foi conduzida pela TSMC, no processo N6 (6nm).

> Compute: conta com os núcleos do processador (P-Cores e E-Cores), e utiliza o processo de produção Intel 4, que se beneficia da técnica Extreme Ultra Violet, o EUV. Comparado ao processo anterior da empresa, o Intel 7, a empresa promete mais de 20% de eficiência energética e uma redução de área de aproximadamente 20%.

> Graphic: contém a parte de GPU, que lida diretamente com demandas de processamento gráfico mais acentuadas. A produção ficou por conta do processo N5 (5nm) da TSMC. Segundo a Intel, o incremento de desempenho é de cerca de 2x por watt quando comparado com os gráficos integrados Iris Xe baseados na arquitetura Xe-LP da série Intel Core de 12ª geração. A arquitetura da vez aqui é a nova Xe-LPG, que faz parte do ecossistema Intel Arc. Outra mudança é que este bloco não acomoda o Media Engine. Ele foi alocado no bloco SoC, com as interfaces de exibição.

São 128 unidades de execução. Nos processadores anteriores, Raptor Lake, Alder Lake e Tiger Lake, eram 96 unidades. Outra novidade, inexistente nas famílias anteriores da Intel, é uma contagem de unidades de processamento dedicadas para Ray Tracing. São 8 unidades no Meteor Lake.

A Intel promete o dobro de desempenho gráfico comparado aos chips Xe LP, dos Raptor Lake.

> I/O: este é o menor bloco do arranjo de tiles do Meteor Lake, e sua função é estender as possibilidades de conectividade do processador. Parte das conexões estão disponíveis no bloco SoC, e outra parcela ficou reservada ao bloco I/O. Esse bloco também é um ponto estratégico da segmentação de mercado dos notebooks que serão equipados com Meteor Lake, já que alguns modelos mais robustos podem oferecer mais possibilidades em termos de conectividade, como Thunderbolt 4.

O bloco I/O também cuida da adição de mais linhas PCIe, que também irão variar segundo o modelo do processador. A produção do bloco I/O ficou a cargo da TSMC, com o processo N6.

Repare que, além dessa divisão em blocos, com funções distintas, mas que mantém uma conexão, a produção é dividida entre tecnologia da própria Intel quanto da TSMC, sua parceira e, em outros cenários, rival.

Esses blocos estão posicionados em uma base de silício que atua como um interposer, e a comunicação dos blocos, uma interação entre, por exemplo, o bloco Compute, com o Soc, ocorre através da tecnologia chamada Foveros, essencial para permitir essa modularidade dos processadores Intel.

3D Performance Hybrid

Como vimos anteriormente, além dos P-Cores e dos E-Cores, os processadores Meteor Lake também adicionaram núcleos que são ainda mais eficientes em termos energéticos. A Intel chama esses núcleos de Low Power E-Core.

São dois núcleos LP E-Core e eles foram adicionados no bloco SoC. Enquanto os P-Cores e os E-Cores estão localizados no bloco compute, divididos em até 6 P-Cores, baseados na arquitetura Redwood Cove, e até oito núcleos E-Cores, com arquitetura Crestmont.

Com a adição desses núcleos de baixíssimo consumo energético, a Intel pôde pôr em prática o que ela chama de uma performance híbrida em 3D dimensões, em 3 estágios.

A rotina de uso funcionará assim: o processador tentará utilizar os Low Power E-Cores para lidar com aquela determinada tarefa, caso a capacidade esteja acima do que esses núcleos conseguem dar conta é acionada o bloco compute e os núcleos E-Core, aqueles que também são mais eficientes energeticamente, comparado aos P-Cores.

Agora, se a demanda computacional for realmente intensa, e o que vale mesmo é a alta performance, entra em ação os P-Cores.

A definição sobre que núcleos serão utilizados, com base na carga de trabalho, cabe a tecnologia Intel Thread Director, uma ponte entre o hardware e o sistema operacional, desenvolvido em parceria com a Microsoft, e que vem sendo aplicado pela Intel desde a 12ª geração.

Com base na comunicação entre o processador e o Windows 11, o Thread Director analisa e determina as cargas de trabalho em primeiro e em segundo plano e direcionam as tarefas aos threads nos núcleos correspondentes, que façam sentido com aquela carga de trabalho.

NPU

As evoluções de hardware estarão cada vez mais atreladas ao potencial de software, e com a 14ª geração Intel Core, a Intel dá início ao que ela chama de AI PC. A computação potencializada pela inteligência artificial.

Com o Meteor Lake, a Intel implementou unidade de processamento neural, uma NPU, localizado no bloco SoC. A NPU desempenha papel crucial para elevar o rendimento do processador, já que essa unidade atuará no processamento local de algoritmos de inteligência artificial, aliviando a carga de trabalho da CPU e GPU.

CPU, GPU e NPU operam em paralelo no Meteor Lake, e sua atuação é escolhida segundo o tipo de processamento que deve ser realizado. No processamento de IA, temos duas partes cruciais, o treinamento e a inferência. Por enquanto, os mecanismos de IA em processadores de PC, como é o caso do Meteor Lake, só podem realizar inferências, previsões com base no treinamento.

A Intel também enfatizou que o NPU em seus processadores será capaz de acelerar o trabalho de diversas APIs, em particular o OpenVINO, uma estrutura aberta que ajuda a otimizar modelos de aprendizagem profunda para execução em tais NPUs.

Alguns softwares, como o Audacity, irão tirar proveito da NPU. O software de edição de áudio receberá o plugin Riffusion, que conseguirá transformar estilos de uma música ou aplicar um vocal em outra batida, por exemplo.