跨越限界的精准一刀 异构混合架构开启CPU架构驱动时代

近三十年CPU的发展历程，大致可划分为三个时代：主频驱动时代、多核驱动时代以及初现端倪的架构驱动时代。

三大时代如同三次工业革命，推动着CPU技术一次又一次飞跃。同时，三大时代之间并非相互区隔、完全独立，而是彼此之间存在着交错与融合。当不同时代的技术特征在某一时间点产生共振，强烈的化学反应如同“等到天黑的完美烟火”，炫丽绽放。那一刻，我们的感同身受就是时代和技术跃迁的写照。

在这个过程中，英特尔与AMD的两强之争既是各个时代的主导者，也是各个时代本身的亲历者……

·主频驱动时代

让我们把时间回溯到上世纪70年代。

1968年成立的英特尔放弃大力发展存储器业务之后，转而进入了微处理器领域，并于1971年11月带来了世界上第一个商用微处理器——4004。彼时其主频仅有108KHz，最高时脉也仅有740KHz。此后，8008、8080、8086等相继问世，直到大家耳熟能详的80286、80386（即286、386），再到大获成功的586，即第一代奔腾，以及后来一系列奔腾处理器，每一代新品迭代的驱动力正是“频率升级”。从最初的108KHz，到2004年6月，英特尔发布的采用3.4GHz频率的奔腾4处理器，频率驱动成为这一时代CPU发展的主旋律。

然而当CPU频率达到3GHz以上之后，在当时的制程工艺下想要再往上拉升频率换来性能提升，不能说完全没有可能，只能说要付出的代价极大。

因此，当奔腾系列跨入3GHz主频之后，英特尔在2002年发布的奔腾4 3.06GHz处理器上，第一次推出了超线程技术，这一技术可以同时快速运行多个计算应用，或为采用多线程的单独软件程序提供更高性能。而超线程技术的出现，可以说是为多核驱动时代的到来埋下了伏笔。

·多核驱动时代

2005年4月，英特尔推出第一款双核处理器——奔腾至尊版840，在主频为3.2GHz基础之上，提供了更多核心设计，高主频+多核心的共振，让奔腾至尊版840成为具有划时代意义的新品，也宣告了以核心为驱动力的时代正式到来。

此后，奔腾D系列将高主频与多核心逐渐完美融合，直到那个名为“酷睿”的家伙出现，CPU多核时代正式拉开帷幕。

从2006年开始到2021年，无论是英特尔还是其竞争对手AMD，核心数量之争始终主导着这15年来CPU发展的前行方向。甚至连制程工艺的每一次迭代，都可以被看作是为“堆叠核心数量”而服务。尤其是进入到2017年，AMD凭借Zen架构锐龙处理器不断对英特尔发动攻势，在频率始终不能占优的情况下，生生靠着堆核心数量让英特尔酷睿一次次陷入窘境。

近五年来，英特尔与AMD之间的竞争，可以说是多核驱动时代的高潮阶段，其精彩程度，让每一个身临其境的人都能够深刻感知。

·架构驱动时代

在被AMD锐龙紧紧追赶的这五年里，摆在英特尔面前最为棘手的问题就是两个字——破局。

英特尔现有制程工艺下，堆叠更多核心不是办不到，而是需要深入考量功耗、散热等现实问题。尤其是对于移动端平台来说更是如此，如果解决不好就会适得其反。因此，架构驱动时代伴随着特殊的封装工艺，以及英特尔12代酷睿的出现，开始崭露头角。

正如前面所言，每一个时代之间是相互交错与融合的，频率驱动与多核驱动时代的集大成者可以说是奔腾D和酷睿2，而频率、核心以及架构驱动时代集大成者现在来说还为时尚早，但12代酷睿完全可以被看做是这一时代开启的先驱者。

以最为典型的12代酷睿i7-12700H处理器为例，它同时拥有三个时代的典型特征，包括：高达4.7GHz的睿频加速能力，14核20线程的多核心设计，将高频与多核完美融合的英特尔异构混合架构以及与之匹配的英特尔硬件线程调度器。

12代酷睿发布以来，强悍的高频与多核性能一举将以多核为核心的AMD锐龙处理器掀翻在地，重新形成碾压之势。不仅如此，异构混合架构除了弥补酷睿处理器核心数量不太够的问题之外，还巧妙地解决了散热问题。Intel 7（10nm）与TSMC 6nm工艺的比拼中，前者在散热方面有着惊人表现。面对日常满载96℃，甚至100℃的TSMC 6nm锐龙6000系列处理器，Intel 7的12代酷睿满载平均温度差一些的90℃，好一些的只有80多℃，架构设计的威力与妙处，从每一个细节都展现的淋漓尽致。

反观AMD，虽然慢了一拍，但也有传言称AMD将在2024年通过Strix Point异构架构而迈入架构驱动时代。

·结语

回顾三个时代的变迁，有一个词会不由自主的出现在笔者脑海中，那就是“极限”。

频率的极限催生出了核心，核心的极限凸显了架构，尤其是在制程工艺不断向1nm迈进，物理极限的突破或许正需要弯道超车。

在架构驱动时代到来之前，英特尔率先意识到了这种“弯道超车”的必要性。还记得那个名为“Kaby Lake-G”的CPU吗？它通过英特尔EMIB封装技术以及异构架构，将英特尔CPU与AMD GPU结合在一起，打造出了一代经典的冥王峡谷NUC。

随后（2019），英特尔展示了首款基于Foveros 3D封装技术打造的LakeField主板芯片，它首次将英特尔10nm Ice Lake CPU与22nm小核心集成在一起，以极小的体积打造了一个完整功能的PC主板。而它，很显然是英特尔12代酷睿异构架构的雏形和试水。

在半导体芯片领域披荆斩棘半个多世纪的英特尔无疑是敏锐的，异构混合架构适时出现，正是英特尔“破局”的关键，是一次现在与未来的双向奔赴，也是让CPU发展历程步入全新的架构驱动时代的导火线。当新老时代的交融再次共振，引线熄灭之后，新一轮的花火将在夜空绽放。