Intel推出全新架構行動版Meteor Lake處理器，除了P-Core與E-Core外SoC模組內還多2顆超省電E-Core

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Meteor Lake處理器以SoC模塊為中心，並搭配運算、繪圖、I/O等模塊，不但在配置上更有靈活性，在使用時還可以發揮更加省電的優勢。

「整顆CPU」都可以關掉

回顧Intel在2021年推出代號為Alder Lake的第12代Core處理器，導入「大小核」設計，將處理器核心分為採用Golden Cove架構的P-Core（效能核心，具有較高效能表現），以及採用Gracemont架構的E-Core（效率核心，效能比較低，但更加省電），試圖在效能與電力消耗之間取得更理想的平衡。

隔年Intel推出代號為Raptor Lake的第12代Core處理器，將P-Core更新為Raptor Cove，其餘部分變化不大。

• 延伸閱讀：
• Alder Lake回顧：Intel第12代Core處理器擠爆牙膏
• Intel第13代Core i處理器效能實測：Raptor Lake重回遊戲、多工效能王座

將於今年推出的第14代Core處理器，桌上型產品部分為第13代產品架構相同的Raptor Lake Refresh的「更新版」，而行動版產品則以Meteor Lake為代號，採用全新架構並具有諸多創新設計以及技術，採用包含最新Intel 4節點製程在內的多種製程技術，最終透過Foveros技術封裝為單一晶片。

Meteor Lake以SoC模塊（Tile）為中心，並搭配運算、繪圖、I/O等模塊組合出完整處理器晶片。

其中運算模塊就是大家熟悉的處理器核心區塊，將P-Core、E-Core的架構更新為Redwood Cove、Crestmont，並依產品定位不同可能有上至6組P-Core搭配8組E-Core，下至1組P-Core搭配4組E-Core等組合。

而繪圖模塊則是Xe LPG內建顯示的所在，並依產品定位具有不同數量之運算單元（EUs）。I/O模塊就是負責如PCIe、Thunderbolt 4等連接功能的單元，上述部分的基本設計概念與前代產品比較接近。

而SoC模塊則有了翻天覆地的改變，首先它為了滿足不同產品型號對I/O數量、傳輸頻寬的需求，規劃透過頻寬可達128GB/s的Scalable Fabric串接SoC模塊內部各元件以及外部的其他3個模塊，並可視需求調整頻寬規格，以達到最佳成本、功耗平衡。

此外SoC模塊還內建2組功耗比一般E-Core更低的Low Power Island E-Core，納入能夠加速AI運算的NPU（Neural Processing Unit，神經處理器），並將負責影像硬體解碼加速的媒體引擎（Media Engine）也由繪圖模塊搬到這邊，搭配管理顯示輸出功能的顯示引擎（Display Engine），就能做到在播放影片、低人數視訊會議或是其他工作負載極低的時候，讓運算模塊與繪圖模塊進入更深層的睡眠模式（甚至完全關閉），達到更加省電、延長續航力的效果。

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Clik here to view.▲ Meteor Lake可以說是繼Alder Lake之後，Intel在處理器上的又一次架構大改進，它以最高電力效率、AI運算功能、高效能繪圖、Intel 4節點製程等要素為開發目標。

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Clik here to view.▲ Meteor Lake採用模組化設計，將處理器切分為SoC、運算、繪圖、I/O等4個模塊（Tile）。

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Clik here to view.▲ 運算模塊具有採用Intel 4節點製程的全新架構P-Core與E-Core。

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Clik here to view.▲ 繪圖模塊採用Arc繪圖處理器，提供內建顯示功能。

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Clik here to view.▲ I/O模塊的功能與晶片組類似，提供各種I/O功能，整合Thunderbolt 4控制器，以及PCIe Gen 5匯流排功能。

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Clik here to view.▲ SoC模塊則是Meteor Lake的最大亮點，它具有2顆功耗更低的Low Power Island E-Core、可以加速AI運算的NPU，還有Wi-Fi 7高速無線網路、最高支援8k HDR格式AV1影像硬體加速解碼的媒體引擎、支援HDMI 2.1、DisplayPort 2.1的顯示引擎、記憶體控制器等元件。

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Clik here to view.▲ 值得注意的是，媒體引擎由繪圖模塊移至SoC模塊，而各模塊與記憶體之間都有獨立的通訊通道，且可以獨立關閉電源。

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Clik here to view.▲ SoC模塊內的元件可以透過Scalable Fabric相連以交換資料，I/O模塊也可透過IOC（I/O Controller）協助轉譯並連接至Scalable Fabric，以消除傳輸瓶頸。

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Clik here to view.▲ Low Power Island E-Core最大的功能就是在系統低負載時，讓運算模塊與繪圖模塊進入更深層的睡眠模式，發揮省電效果。

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Clik here to view.▲ 各模塊都有獨自的電源管理功能，可以視需求分別開關各模塊的電源。

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Clik here to view.▲ 總整Meteor Lake的功能，它具有新的Arc架構內建顯示、新的媒體與顯示引擎、整合於SoC模塊內的Low Power Island E-Core、內建NVP、全新架構P-Core與E-Core、採用Intel 4節點製程、支援Wi-Fi 6E / 7、採用Foveros封裝技術、支援Thunderbolt 4與PCIe Gen 5。

（下頁還有更多處理器架構介紹）

運算模塊用Intel 4節點製程、繪圖模塊效能大提升

運算模塊與前代產品相比，最大的改變就是將製程推進至Intel 4節點，透過全面使用EUV微影技術提升電晶體密度，並改善整體電力效率，至於不同產品型號之間的P-Core、E-Core組態搭配，還有待Intel公布。

考量到這代產品導入全新Low Power Island E-Core，Intel也為了這種特異的處理器架構更新了Thread Director硬體元件，同時也需要搭配Windows 11等對應作業系統的排程器（Scheduler），以硬體、軟體協作的方式共同安排工作調度，確保最佳效能輸出與省電效果。

在繪圖模塊部分，Meteor Lake採用Xe LPG繪圖核心，具有2倍於前代產品的效能與電力效率表現，同時也加入AV1硬體加速編碼等多新功能。根據目前透露的資訊，其效能可以接近於Arc A380獨立顯示卡，表現讓人期待。

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Clik here to view.▲ Intel執行長Pat Gelsinger先前表示要在4年內推進5個製程節點，現在如期走到Intel 4製程節點。

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Clik here to view.▲ Intel 4製程節點雖由Intel 7nm製程節點改名而來，但其電晶體密度與其他半導體製造商將同命名的製程節點相近。

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Clik here to view.▲ Intel 4製程節點全面使用EUV微影技術，具有2倍於Intel 7製程節點的電晶體密度，電力效率也提升20%。

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Clik here to view.▲ Meteor Lake總共具有3種不同的處理器核心，分別為位於SoC模塊內的Low Power Island E-Core，以及位於運算模塊內的P-Core與E-Core。

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Clik here to view.▲ 3種核心的效能、電力消耗特性都不同，Low Power Island E-Core的效能最低，但相對最為省電。

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Clik here to view.▲ Intel也為了這樣的新架構，更新了Thread Director的設計，能夠夾在作業系統的排程器與處理器核心之間進行資源分配最佳化。

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Clik here to view.▲ 過去的運作概念為先調用P-Core完成高優先度工作負載，並將低優先度負載傳到E-Core，然後定期確認是否需要P-Core介入安置於E-Core的負載。Meteor Lake則是先嘗試以Low Power Island E-Core處理負載，若效能不夠才會傳送至運算模塊，並先由E-Core接手，需要更大的運算效能則會啟動P-Core。

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Clik here to view.▲ 從示意圖可以看到，在低負載的環境下，最省電的Low Power Island E-Core可以完成大部分的工作，而P-Core只需介入很短的時間，可以發揮省電的效果。

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Clik here to view.▲ Meteor Lake世代的內建顯示功能採用Xe LPG繪圖核心，效能較前代Xe LP提升為2倍。

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Clik here to view.▲ Meteor Lake世代的內建顯示功能結合Iris Xe的省電特性，也加入Arc獨立顯示晶片的眾多新功能。

NPU提供持續AI應用的可能性

隨著越來越多AI功能與相關應用程式的出現，電腦不只需要具有足夠的AI運算效能，也要衡量長時間使用AI功能所花費的電量。

Meteor Lake在SoC模塊加入了能夠加速AI運算的NPU，系統也能依負載性質、運算需求，透過處理器或繪圖處理器完成AI運算，以取得最佳效能與省電的平衡。

Intel也以Stable Diffusion AI算圖為範例，測量使用不同運算單元所花費的時間以及消耗的功率，可以發現繪圖處理器具有較高AI運算效能，但同時花費的電力也比較多，NPU的AI運算效能略低一些，但有著更加省電的特性，而2者並用則可取得平衡的效能與電力消耗。

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Clik here to view.▲ 現在電腦上已經有許多視訊會議（音訊強化、降噪、背景模糊）、串流影片強化等等AI功能應用，未來還有包含Windows Copilot在內等更多AI功能會日益普及，因此電腦的AI運算效能也越來越重要。

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Clik here to view.▲ 不同類型的運算單元有著各自的特性，適合處理不同的AI運算負載。

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Clik here to view.▲ NPU能夠滿足一般個人應用的AI允算需求，且較省點的特性也更適合長時間使用（如持續在視訊會議中使用AI降噪與背景模糊）。

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Clik here to view.▲ 以Stable Diffusion AI算圖為例，其流程需要經過Text Encoder、Unet+、Unet-、VAE等4個模組。

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Clik here to view.▲ 在Unet階段迭代的次數越多，可以得到的圖像品質就越好。若迭代次數太少，畫面將會充滿雜訊。

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Clik here to view.▲ 根據Intel提出的數據圖表，在20次迭代的AI算圖過程中，僅使用處理器需費時43.3秒。若全部使用繪圖處理器，則可縮短至14.5秒，此時功耗為37W。若將Unet交由NPU運算，則需20.7秒，功耗可以壓低至10W。在最佳化的情況下，可以將Unet+交給繪圖處理器、Unet-交給NPU，這樣花費時間僅為11.3秒，消號功率為30W。

Meteor Lake處理器將於2023年12月14日會隨新一代筆記型電腦推出，我們也預計會推出相關的測試專題，請讀者持續關注我們的報導。