Intel-Tiger-Lake-Mikroarchitektur

Die Tiger-Lake-Mikroarchitektur ist der Nachfolger der Ice-Lake-Mikroarchitektur, die Vorstellung erfolgte im September 2020[1], Auslieferung erster Notebooks dieser Architektur sind in Deutschland ab November 2020[2] erfolgt.

Tiger Lake (Mikroarchitektur)
Hersteller Intel
Herstellungsprozess 10 nmSF
Sockel BGA
Verkaufs-
bezeichnung
Core-i 11. Generation
Kerne/Threads 4/8
L1-Cache 48 + 32 KB pro Kern
L2-Cache 1280 KB pro Kern
L3-Cache 3 MB pro Kern
Vorgänger Ice Lake
Nachfolger Alder Lake

Im Vergleich zum Vorgänger Ice-Lake kommt ein 10-nm-Herstellungsprozess zum Einsatz, der sowohl von den erreichbaren Taktfrequenzen als auch von der Energieeffizienz dem weiterhin von Intel verwendeten 14-nm++-Prozess überlegen sein soll. Intel vermarktet CPUs mit dieser Mikroarchitektur als Core-i-Prozessoren der 11. Generation.

FertigungsprozessBearbeiten

Tiger Lake wird in einem optimierten 10-nm-Prozess bei Intel gefertigt, den Intel 10-nm-SuperFin nennt. Intel hebt für diesen Prozess zwei Optimierungen hervor:

  • die Transistoren werden mit geänderter Geometrie gebaut, früher FinFET, nun SuperFinFET
  • es werden Metal-Isolator-Metal-Kapazitäten (MIM-Kapazitäten) aus neuen Materialien mit geringeren elektrischen Widerständen, aber 5-fach höherer Kapazität gebaut

Die Änderungen erlauben höhere Taktraten von aktuell bis zu 4,8 GHz und eine höhere Rechenleistung pro Watt.

Integrierte ProzessorgrafikBearbeiten

Im Gegensatz zu Core-i-Prozessoren der 10. Generation (Ice-Lake- sowie Comet-Lake-Mikrorchitekturen) kommt die neue Xe-Grafik-Architektur mit 48 / 80 / 96 Compute Units zum Einsatz.

Erste ChipsBearbeiten

Zunächst erscheinen 2- oder 4-Kern-Prozessoren für Notebooks mit einer Die-Größe 13,49 mm × 10,70 mm, Fläche 144,34 mm² im Intel 10nmSF Prozess, 2/4 Kerne, Xe-GPU mit 48 / 80 / 96 Compute Units. Anders als früher wird ein Modell nicht für eine feste TDP entwickelt, sondern die TDP ist abhängig vom Package einstellbar in einem von zwei Bereichen:

  1. Bereich: 7–15 Watt, kleineres BGA-UP4-Package (Nachfolger der bisherigen Y-Serie)
  2. Bereich: 12–28 Watt, größeres BGA-UP3-Package (Nachfolger der bisherigen U-Serie)
  • ein in der BGA-Package als getrenntes Chiplet eingebauter Chipsatz mit USB4- und Thunderbolt-4-Schnittstellen ist Bestandteil von Tiger Lake
  • 4 PCIe 4.0 Lanes je Kern (wie Ice Lake) sind vorhanden, werden aber derzeit im Chipsatz aus Energiespargründen nicht verwendet

Änderungen im Kern[3]Bearbeiten

Der neue Kern trägt die Code-Bezeichnung Willow Cove, L2- und L3-Cache wurden gegenüber Ice Lake vergrößert:

Kern Ice Lake / Sunny Cove Tiger Lake / Willow Cove
L1-Daten 048 KB/Kern 0048 KB/Kern
L1-Befehle 032 KB/Kern 0032 KB/Kern
L2 512 KB/Kern 1280 KB/Kern
L3 (Shared) 002 MB/Kern 0003 MB/Kern

Einige der ersten Serie Tiger-Lake-Modelle sind nur mit 2 MB L3-Cache (pro Kern?) ausgestattet.

  • Befehlssatz: einige neue sicherheitsrelevante Befehle wie TME (Total Memory Encryption).
  • AVX-512: Die Willow-Cove-Kerne enthalten wie Sunny Cove die AVX-512-Erweiterungen, die ursprünglich bei den Xeon-Server-CPUs eingeführt wurden.

Intel baut weitere KI-Beschleunigungsfunktionen in die Xe-Grafikeinheit der Tiger-Lake-Chips ein.

  • Arbeitsspeicher-Unterstützung: Die Kerne sind für 32 GB LPDDR4X-4266 oder 64 GB DDR4-3200 oder LPDDR5-5400 spezifiziert
    • Die LPDDR5-Arbeitsspeicher-Unterstützung ist in die ersten, im Oktober 2020 erscheinenden Notebooks nicht eingebaut, da diese Module im Entwicklungszyklus nicht rechtzeitig ausreichend am Markt verfügbar waren.
  • Die Einteilung der Chips für TDP-Bereiche anstelle einer festen TDP, wie bei der Ice-Lake-Mikroarchitektur, hat weitreichende Konsequenzen:
    • Die Laufzeiten eines Notebooks im Akkubetrieb hängt in Teilen von der eingestellten TDP ab.
    • Real erreichbare Frequenzen hängen über die TDP-Einstellung des Herstellers maßgeblich von der jeweiligen Leistungsfähigkeit des verbauten Kühlsystems ab.
    • Die Leistungswerte (Single- und Multithread-Leistungswerte) können innerhalb eines CPU-Modells aufgrund unterschiedlich konfigurierter TDP voneinander abweichen.
Eigenschaft Wert
Kerne / Threads: 4 / 8
Basis-Frequenz bei 12 W 1200 MHz
Basis-Frequenz bei 15 W 1800 MHz
Basis-Frequenz bei 28 W 3000 MHz
Turbo-Frequenz bei 1 Kern in Nutzung bei 50 W 4800 MHz
Turbo-Frequenz bei 4 Kernen in Nutzung bei 50 W 4300 MHz
Xe-Frequenz 1450 MHz

Die Abwärme von 50 Watt bei den Turbo-Frequenzen kann nur wenige Sekunden gehalten werden, da die TDP, auf die die Kühlung ausgelegt wird, erheblich niedriger ist. Dieser Frequenzwert ist zumindest bei kompakten Notebooks oft nur eingeschränkt nutzbar.

EinzelnachweiseBearbeiten

  1. Florian Müssig: Intels elfte Core-i-Generation (Tiger Lake) startet. In: c’t Magazin. Abgerufen am 27. September 2020.
  2. MSI PRESTIGE 14 EVO, Gaming Notebook mit 14 Zoll Display, Core™ i7 Prozessor, 16 GB RAM, 512 GB SSD, Intel Iris Xe, Carbon-Grau mit , RAM, & kaufen | SATURN. Abgerufen am 24. Oktober 2020 (deutsch).
  3. Ian Cutress, Andrei Frumusanu: Intel’s Tiger Lake 11th Gen Core i7-1185G7 Review and Deep Dive: Baskin’ for the Exotic. 17. September 2020, abgerufen am 27. September 2020.