Intel Atom 特别专辑-历程篇:姓A的还是得姓A的来打!

时尚   2024-07-01 20:56   云南  
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    伴随着Lunar Lake和Sierra Forest的发布,再一次证明现在的Intel 现在的复苏的核心就是那个曾经非常不起眼,被认为是失败之作的Atom核心。一直以来也都没有给Intel的Atom核心做一个详细的介绍,这次就借这个机会专门给Atom核心开一个专辑。 

    这个专辑的内容很多,准备切分成为几个不同的子篇章进行(记得关注加星哦)。在当前的这一章,将主要讲讲Atom的发展历程,关于它的具体架构变迁我们后续文章再聊。

Atom的诞生

    Atom核心的诞生其实非常有趣。

    曾何几时,Intel在X86外也是一家优秀的ARM处理器设计商,其生产的移动XScale ARM芯片在Windows Mobile智能机中广受好评,是那时候高端手机芯片的代表。如果当时Intel能够一直坚持XScale的业务线,说不定现如今的高端安卓智能手机也会是Intel Inside的设计。

    但很快,Intel内部就出现了“唯X86神教”试图用X86指令集定义一切计算场景,所以很快Intel就毅然决然地砍掉ARM业务,然后开启了全面的X86替代化工作。

    Atom (凌动)就是Intel全面X86替代化中的一个重要环节。正如Atom字面的意思“原子”其名,Atom是面向一个比Core (核)更加轻量级的移动设备(收集、平板)计算场景,其初期主要的竞争对象是ARM当时最高端的、面向移动设备的Cortex A系列。

Atom的折戟

    在Atom诞生的初期还是PC为王的时代(2008年),移动计算风潮还没有得到发展,那个时候Intel的对比一众ARM厂商和代工厂都有着技术优势。

    因此虽然X86指令集身上背负着很多屎盆子,但是初期的Atom核心(特别是第一个乱序核心Silvermont)表现真的非常不错,甚至像当时比较著名的Nvidia Tegra 系列在平板上(能耗/性能)都打不过Atom,而且也诞生了几款很有特色的手机Atom,证明了X86并不是真的不能在低功耗场景工作。

    但是好景不长,移动计算时代就开启很快就把Atom送进了坟墓,具体原因可以被归咎为如下几个原因。

原因1:兼容性差。

    Atom虽然凭借着Intel当时的工艺优势在能耗比上并没有太多颓势,但是X86这个指令集本身就是缺乏足够软件生态的,Atom+安卓的组合有着非常多的兼容性和性能打折问题。因此,无法保证用户体验质量的Atom在安卓生态上表现异常糟糕,再加上Intel和Google并没有能及时解决这个问题,所以虽然Atom理论表现不错,但实际表现只能说一言难尽。

原因2:移动通信技术差。

    在移动计算时代,如果一个厂家没有移动通信技术那么基本上是无法存活的,比如当年Nvidia把Tegra搞的风生水起、势头凶猛,但最终也是折戟在了基带问题上。

Intel 其实在比较早的2010年就收购了英飞凌的无线通信解决方案业务部,理论上是具备移动通信设计能力的。英飞凌这个无线通信团队早期在那个时间来看也不是很差,当年iPhone 的3G基带都是英飞凌所提供的。但是奈何Intel没有足够能力去消化英飞凌且英飞凌这个团队后期拉了,因此虽然有移动通信技术,但是无法直接作用在Atom核心上。

    这里我想单独说一下英飞凌这个团队。英飞凌的移动通信技术在3G时代还是很不错的,在4G时代附近被Intel收购后发现英飞凌的4G基带特别拉胯,也没赶上5G时代,于是很多人说Intel把英飞凌搞废了。本来大概也就只能这么去说,毕竟Intel真的搞废了很多收购的公司。但好在后面Apple又把这个团队从Intel手上收购了去做苹果的自研基带。然而在这个世界第一的消费电子设计公司的驱动下,这个团队愣是搞不出来一个能用的5G基带,让苹果只能不断的和高通续签协议。所以,真的不是Intel耽误了英飞凌,而是英飞凌后期本来就是拉了,收了这个团队的都没吃到好果子。

原因3:成本“遥遥领先”。

    我们前面说到Atom诞生的时候,移动计算市场还不成气候。所以那时候的PC端和数据中心端,Intel靠着技术优势和X86的垄断,躺着都有高额的利润进账。但是Atom所面临的移动计算时长却是一个利润很低的场合。Intel长期没过过苦日子,不懂得如何低成本的设计和制造一个芯片。因此Atom虽然技术表现不错,但是成本也“遥遥领先”,完全无法和友商一同竞争。如果说Atom在体验性能上真的断层领先,相信手机厂也会不计成本的引入。但是Atom真的只能说技术上还不错,但是体验一团糟,那么厂商凭什么要用你?

    Atom成本高的原因一方面是Intel本身工艺就造价高且X86更废晶体管,而另一方面则来源于Intel自身对于利润率的要求。Intel在安卓这边折戟后才终于醒悟,并在当年的Windows平板市场上试图开启“百亿补贴”来试图挽留Atom这条线。当年Intel这个操作真的让Atom又一次爆火,不过是春光回照那种。Intel百亿补贴是降低了自己的利润,但是并没有真的解决成本高的根源性问题。在加上微软是比Google更猪的队友,Windows的平板体验比安卓+Atom体验更加灾难。

原因4:工艺炸了。

    Atom当年在技术上并不差的表现其实是建立在Intel工艺领先的前提下。但是Intel 从14nm开始就出现了工艺良率问题,首发工艺漏电爆炸且随后10nm直接停滞。相反地,TSMC则在移动市场的滋养下,工艺稳步向前,在低功耗领域把Intel完全甩开。也就是这个时候,Atom 正式在移动计算时代折戟了。

原因5:美国制裁

    Atom 线的诞生其实不单单只是为了为了和ARM在移动端对打,Intel内部甚至还期待Atom去分走Nvidia在GPU计算时长一杯羹。

    Intel 的Xeon Phi 就是基于Atom核心打造的一个类GPGPU设备。Xeon Phi这种模式说不上真的能媲美GPU吧,但在超算市场肯定有他的市场的,早早就在14nm做到了3Tops的FP64性能。但正好当时看中Xeon Phi市场的是大陆的超算,被美国发现苗头后就立马给制裁禁止了,导致Atom在计算市场也折戟了。

    现在想想也挺魔幻的,Intel这个现在被认为在这块市场上不给力的反而是INA三家中第一个被制裁的。

Atom的蛰伏

    在移动市场连续受挫后Intel并没有和Nvidia那样直接放弃,而是选择了让Atom在自己的老本行业务中蛰伏(比如下面这个主机)。


    离开了移动市场后,Atom作为低端X86处理器一直存活着,无论是平板、电脑、边缘计算、小型服务器上我们都能看到Atom的影子。需要注意的是,Intel在Atom在蛰伏的期间取消了消费级产品的Atom品牌,之后Atom核心的处理器在消费级上不再叫做Atom,而是冠以赛扬奔腾之类的名字,但Atom这个品牌依旧存活在一些商业用途的CPU中。

    很多人都说Atom这个团队是X86这边最具活力的一个团队,这话一点不假。Atom在蛰伏的这段时间内并没有因为自己边缘化的身份而怠于更新。相反地,Atom在这段时间是在打着鸡血的更新。Intel Atom在移动端折戟前的最后作品是14nm的Airmont,也就是Atom高光产品22nm Silvermont 的14nm重置版。随后,Atom团队在14nm这个节点连续推出了Goldmont 和 Goldmont Plus两个架构,而且这两个架构都带来了十足的性能提升。



    Goldmont是Airmont的架构大改版本,其CPU IPC性能提升接近30% (N4200是2.5G 4核心 Goldmont),而N3710是Airmont 4核心 2.4G。而随后的Goldmont Plus则是一个非常有迷惑性的产品,单看名字会觉得它是Goldmont的小改板,但实际上架构和性能都获得了大改,实际性能也提升了15%。总结下来就是Atom核心在同样的14nm下,在不堆核不超频的情况下,架构更迭了2次,IPC提升超过40%,非常用心。


    在Intel 进入到了10nm后,Atom核心的发展依然保持着同样狂野的发展速度。10nm的首秀Tremont对比Goldemont Plus直接提升30%的IPC,而且还在X86中第一次引入了多组Decoder。

Atom的回归

    在蛰伏了若干年后,Atom核心现在已经光荣回归,拯救Intel的大核心在消费级和服务器上的双重颓势。

    伴随着Intel 全面搭载大小核技术的第十二代酷睿Alder Lake的正式发布,Atom核心终于以能效核心 E-Cores的身份回归主流视野。虽然Atom核心依然没有Atom的名字,但却成了Intel 后续处理器最大的看点。

    首发的全新Atom核心Gracemont在面积消耗降低大约75%的情况下,直接将单核性能拉升到了Skylake水平。因此,Intel靠着一个P核换4个E核的方法,实现了多核性能的大幅提升,最终帮Intel实现了对于AMD的反击。

    在Gracemont之后,Intel还推出了Crestmont的小改版核心。这颗核心的重点并不是消费级,而是让Atom核心第一次在Xeon上落地,首发144核心、后发288核心的设计帮助Intel在与AMD和ARM的核战中翻身。

    现如今伴随着Lunar Lake的发布,Atom的最新产品Skymont则是又又又一次给我们带来了惊喜。在同样是LPE、没有L3的设置下,Skymont 对比Crestmont,整数IPC提升38%,浮点IPC 提升68%,怎么看都是非常恐怖的存在。而在非LPE,有L3的设置下,Skymont的IPC已经追上了上一代大核心Raptor Lake。所以无论是在什么场合下计算,Skymont的IPC提升都做到了平均40%+的提升,和当年Skylake到Golden Cove的幅度基本一致。

总结:反A先锋

    Atom 是Intel一直在耕耘的一条高性能密度核心,其价值消费级Core中的价值已经被充分验证,现在就看Sierra Forest以及后续的Clearwater Forest能不能帮助Intel收复Xeon丢失的阵地了。


    最后,回顾Atom的历史不难发现Atom的对手一直是A字头的ARM、AMD之类的厂,是不是非常有意思?

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