轻薄本的福音 八代酷睿终于降临

《电脑爱好者》2017年第18期 2018-03-12 14:38专题 标签:八代酷睿
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当你拿到本期杂志时,第一批搭载第八代智能英特尔酷睿处理器的PC已经全面上市(图1)。但是,这些PC却仅限轻薄本这么一种形态,显得颇为单调。那么,为什么这次游戏本和台式机没能搭上八代酷睿的首班车呢?

八代酷睿的混乱之治

还记得去年这个时候吗?代号为“Kaby Lake”的第七代智能英特尔酷睿处理器在PC领域“全面”掀起了一轮升级风暴。之所以用了“全面”一词,是因为英特尔七代酷睿家族都是由一个平台构成,只是被细分成了Kaby Lake-Y(如酷睿M3-7Y30和酷睿i5-7Y54)、Kaby Lake-U(如酷睿i5-7200U)、Kaby Lake-H(如酷睿i5-7300HQ)和Kaby Lake-S(如酷睿i7-7700K)四套平台(图2),分别对应PC平板二合一、超薄本、游戏本和台式机。一个平台通过不同后缀就能区分产品线,简单易懂。

然而,到了第八代酷睿处理器发布之际,英特尔却学会了“喘气”,准备以“三步走”的策略来推广这一代的酷睿家族,而且我们之前习惯的代号命名方式也将发生变化。

比如,第一批面世的八代酷睿只有i7-8650U、i7-8550U、i5-8350U和i5-8250U四个型号,而它们也都是面向超薄本定制的低压版移动处理器(图3)。根据惯例,这四颗处理器应该就是传说中的Coffee Lake-U(Coffee Lake为传说中八代酷睿的代号)了吧?那很快Coffee Lake-S、Coffee Lake-H和Coffee Lake-Y也要来咯。

很遗憾,你想多了。按照英特尔的计划,八代酷睿的“三步走”规划如下:

第一步:2017年8月底推出14nm+工艺打造的Kaby Lake Refresh平台;

第二步:2017年秋季推出14nm++工艺打造的Coffee Lake平台;

第三步:2017年Q4~2018年Q1推出10nm工艺打造的Cannon Lake平台。

没错,i7-8650U、i7-8550U、i5-8350U和i5-8250U全部隶属于Kaby Lake Refresh平台,而“八代酷睿”实际上是由Kaby Lake Refresh + Coffee Lake + Cannon Lake三个小平台组成的大家族(图4 图注:红框中的平台都隶属于第八代酷睿家族,本图仅供参考,平台规格以英特尔最终发布时的参数为准)。酷睿家族的混乱之治就此拉开了序幕......

先来搞清楚工艺之谜

细心的同学应该发现了,无论是前文中的文字还是图片,里面竟然出现了14nm、14nm+和14nm++三种工艺类型。按照英特尔经典的“嘀嗒”(Tick-Tock)战略,从七代酷睿就应该升级到10nm工艺才对,为何只有当八代酷睿推广到第三步时才能享用10nm工艺大餐呢?

原因很简单,英特尔在从14nm过渡到10nm工艺的研发之中“卡壳”了。受限于物理学本身的障碍,每两年升级一次工艺已经变得不再现实。因此,英特尔在去年推出第七代酷睿处理器时宣布取消Tick-Tock战略,而是提出了全新的“PAO”(Process-Architecture-Optimization),即制程→架构→优化“三步走”策略。

所以,第五、第六代酷睿都是标准的14nm,而七代酷睿则是优化后的14nm+,作为七代酷睿的小幅升级版,抢先上市的Kaby Lake Refresh也延续了14nm+工艺,随后上市的Coffee Lake则用上了在14nm+工艺上再度优化的14nm++工艺(图5)......你明白了吗?

为了让大家更直观了解历代酷睿处理器的工艺情况,我们可以参考表1,里面汇总了从2010年初代酷睿Westmere到未来第九代酷睿的发布时间和制程工艺对比表。

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三小平台的割据势力

可能又有同学会问了,工艺什么的我看不懂,就想知道英特尔八代酷睿家族中的三小平台分别用在哪些领域?

简单来说,Kaby Lake-Refresh属于七代酷睿向八代酷睿时代的过渡产物(具体规格和性能后文会有详述),适用于轻薄本或Surface Pro级别的高端二合一设备。随后上市的Coffee Lake属于“上下通吃”的存在,它会被细分成Coffee Lake-S(台式机)、Coffee Lake-H(游戏本)和Coffee Lake-U(轻薄本)。

至于最后上市的Cannon Lake,受限于10nm初期产能不高,所以它可能只会被英特尔用于Cannon Lake-U(轻薄本)和Cannon Lake-Y(二合一)品类,让轻薄本和PC平板二合一设备在拥有更强性能的同时还能具备更持久的续航能力。而Cannon Lake还有一个必杀技,那就是凭借10nm工艺优势,将Wi-Fi、蓝牙和调制解调器模块(3G/LTE)塞进处理器,封装成集成度更高的SoC,可大大降低成本和功耗,同时还能解放出更多的PCIe和USB总线用于其他。

总之,在一年后的九代酷睿推出之前,台式机和游戏本是无缘10nm工艺的。八代酷睿存在的意义,就是最后再发挥一次14nm工艺的余热,同时通过10nm展示肌肉,巩固英特尔在制程工艺上的领导地位(图6)。

八代酷睿的诚意在哪里

看到这里,可能有同学心里会“咯噔”一下:Cannon Lake还没影儿,Coffee Lake首发的也只是台式机处理器,移动处理器的排期还要靠后,而已上市的Kaby Lake-Refresh在工艺和底层架构和七代酷睿Kaby Lake似乎也没什么变化,它又如何能承担起“第八代酷睿”的称号呢?

请放心,这一次英特尔还是很有诚意的,首发Kaby Lake-Refresh平台在性能上较七代酷睿有了最高40%的提升!同时,八代酷睿还可以帮笔记本全面瘦身到19mm(厚度)级别,续航时间则可提升到10小时,而且还能提供多屏4K UHD体验,整体效能的改善已然超过了2016年七代酷睿取代六代酷睿时的增益效果(图7)。

那么,以Kaby Lake-Refresh平台为代表八代酷睿处理器是如何提升效能的?

U系列进入四核时代

U系列最早是英特尔专门为超极本定制的低压版移动处理器(图8),可惜它为了平衡性能和功耗,在诞生伊始就坚持双核(四线程)架构,同时主频也要明显低于H系列的标准电压移动处理器。因此,哪怕是i3-7100H(双核)也能秒杀i7-7500U,就甭提i5-7300HQ这种四核(八线程)标压处理器了。

问题来了,很多用户只会为家里添置唯一一部PC,如果选择的是主打轻薄的笔记本,必然要面临U系列处理器不够给力的尴尬。难道凡是选择轻薄本的家庭就必须再另配一部性能更强的台式机或游戏本?

Kaby Lake-Refresh平台的出现,就很好解决了上面这种尴尬现象。虽然隶属于该平台的i7-8650U、i7-8550U、i5-8350U和i5-8250U四颗处理器依旧延续了较低的15W TDP功耗,但它们却全面从双核四线程升级到了四核八线程(图9),全面进化到了四核时代!

有升有降的核心参数

为了让大家可以更直观了解Kaby Lake-Refresh平台的性能,我们不妨先来看看它们与各自对应的七代酷睿“老将”间的规格对比(表2,表3)。

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细心的同学不难发现,英特尔在第七代U系列酷睿处理器中包含三种子系列。

1 后缀为“00U”(如i5-7200U)——普及度最高的标准版,综合性能相对一般;

2 后缀为“60U”(如i5-7260U)——增加缓存,并集成锐炬Iris Plus 640显卡,游戏性能有所升级,TDP保持15W不变;

3 后缀为“67U”(如i5-7267U)——增加缓存,集成最强Iris Plus 650显卡,游戏性能媲美入门级独显,属于U系列中的皇帝,但TDP功耗也提升到了28W。

作为第八代酷睿的先锋军,Kaby Lake-Refresh平台的整体规格介于“00U”和“60U”之间,其核心参数算是有升有降。

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升级部分:

1 升级到四核八线程,多核性能表现更优;

2高速缓存几乎翻番,为更高性能打下基础;

3 大幅提升了睿频加速频率;

4 提升了核芯显卡的加速频率。

下降部分:

1TDP-down设定较高,可能会增加低负载模式时的耗电;

2 基础频率缩水严重,受TDP限制四核同时睿频加速时很难长时间超过2.5GHz;

3 没能继承锐炬Iris Plus显卡,3D性能几乎无变化。

总的来说,Kaby Lake-Refresh更像是以“60U”系列前辈为模板进行的微调:取消Iris Plus显卡,用“省下来”的TDP冗余换来额外的两个物理核心以及更大的高速缓存,同时大幅调低了基础频率稳定TDP,并通过调高睿频加速频率的方式确保满负载运行时的最高性能。而这一升一降,也就是八代酷睿在维持14nm+工艺不变(图10 图注:第八代智能英特尔酷睿处理器晶圆),性能提升同时还能将续航时间提升到10小时的重要原因。

当GPU碰到UHD

Kaby Lake-Refresh平台集成的核芯显卡并非Iris Plus,依旧集成了和“00U”前辈相同的HD620,拥有24个执行单元,并依靠提升GPU加速频率略微改善了一下性能。

好消息是,虽然英特尔没能在GPU架构上进行革新,但却在GPU功能上进行了完善——八代酷睿开始正式支持VP9和HEVC 10的硬件加速了,可流式处理4K UHD视频(图11)、增强虚拟现实,翻译过来就是完全满足体验4K、VR、360°全景视频的实时处理需求。

同时,英特尔此次还将Thunderbolt 3(雷电3)再次优化,让八代酷睿笔记本可以拥有40Gb/s的双向数据传输,可外接两台4K显示器(或一台5K显示器)、可给外接显卡提供更大的带宽、还可提供100W的电力供给,以及15W的外接充电等。

考虑到Kaby Lake-Refresh平台的GPU有了更多多媒体特性,所以英特尔决定给八代酷睿集成的核芯显卡更名,改为“Intel UHD Graphics 620”(UHD620),强调UHD级别的娱乐潜力。

实际的性能表现

接下来就是大家最为关心的性能对比测试环节了,Kaby Lake-Refresh平台的实际性能到底较前辈们有了多少提升?

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就理论测试成绩来看(表4),八代酷睿i5-8250U和i7-8550U虽然在部分单核性能测试上不如七代酷睿i5-7200U和i7-7500U,但是在综合或多核性能对比中都有着秒杀前辈的实力,而且提升幅度颇为惊人,八代酷睿i5-8250U竟然超越了七代酷睿i7-7500U,而八代酷睿i7-8550U在绝大多数测试项目中甚至将七代酷睿i5-7300HQ斩于马下,要知道后者可是TDP高达45W的游戏本专用芯片!

由此可见,当Kaby Lake-Refresh平台迈入四核门槛后,赋予了第八代U系列酷睿处理器越级挑战的性能,也让基于它们设计的轻薄本获得了更强大生产力的潜质。按照英特尔的说法,八代酷睿的整体性能较(同级别)七代酷睿最高可提升40%,其中25%来自增加的两个核心,而其他则来自设计和工艺方面的完善(图12)。嗯,没有夸大宣传。

但是,理论毕竟是理论,虽然i7-8550U从表面上看似乎超越了i5-7300HQ,但它依旧无法撼动i5-7300HQ在游戏本领域的地位,因为后者哪怕睿频失效也有着极为稳定的高性能输出。在显卡的搭配上,最适合与Kaby Lake-Refresh平台搭档的就是NVIDIA GeForce MX150或是GTX1050(如果能推出Max-Q版本的GTX1050就完美了),至于GTX1060或更高级别的独立显卡就不要想了,CPU性能会拖累这些顶级独显的发挥。

这一次散热设计更重要

虽然Kaby Lake Refresh平台从双核进化到了四核(图13),但为了维持15W TDP不变,它们只能通过降低基础频率缓解功耗和发热风险,通过拔高最高睿频加速频率来获得更高的性能输出。但是,睿频加速毕竟只是短时间的“鸡血模式”,在日常应用中,处理器是很难长时间运行在最高主频上的,而是在基础频率和最高睿频间波动。反观七代酷睿,哪怕它们遇到过热导致睿频失效的问题,也能因较高的基础频率而保持稳定的性能输出。

在这种大环境下,Kaby Lake-Refresh平台对笔记本的散热模块设计就提出了更高的要求(图14)。如果散热模块足够豪华,可以持续进行最高频率的性能输出自然皆大欢喜。如果散热设计不过关,因过热而屏蔽睿频加速后其性能会出现断崖式的下降。因此,在众多八代酷睿笔记本中,在配置和价格相近的前提下,散热设计就是决定购买优先级的关键指标。

扩展阅读:桌面版Coffee Lake抢先看

继Kaby Lake-Refresh之后,八代酷睿家族的“第二弹”,Coffee Lake平台在这个秋季也会与我们见面,而其首发的型号均为Coffee Lake-S桌面版,包含i7-8700K、i7-8700、i5-8600K、i5-8400、i3-8350K和i3-8100六款型号(图15)。其中,i5和i7全部进化六核,i3也升级到了四核,并拥有更大的高速缓存。根据国外媒体曝光的资料来看,哪怕是定位偏低的八代酷睿i3-8350K,凭借着四核、更大缓存以及高达4.0GHz的基础频率,其性能已经超越了七代酷睿i5,甚至威胁到了i7-7700K(图16)!可惜,新一代的Coffee Lake桌面处理器虽然依旧是LGA1151插槽,但却不兼容100和200系列主板,必须搭配最新的300系列主板才能使用。如果你对Coffee Lake平台感兴趣,请留意CFan的后续报道。