Yiek Heng 的知识空间
首页CPU两家路线主流在用诞生:2006(Core 2)2026-10-11
Intel 与 AMD CPU · 第 5 页

Intel 路线·从 Core 到 18A

2006 年,Intel 靠 Core 2 从 Pentium 4 的泥潭里爬出来,此后近十年几乎没有对手。接着它在 14 纳米和 10 纳米上卡了整整五六年,被迫学会三件新本事:大小核、把芯片切成 tile 用 3D 封装拼起来、以及给别人代工。这一页按时间顺序讲清楚每一步为什么走、解决了什么、又留下了什么坑。

2006–2015:节拍器Core、Nehalem、Sandy Bridge,“一年换工艺、一年换架构”,稳稳领先。
2015–2021:卡壳10 纳米难产,桌面芯片在 14 纳米上停了约 6 年,对手追了上来。
2021 至今:重组大小核、tile 加 Foveros 封装、部分芯片交给台积电,再用 18A 夺回工艺。
它为什么诞生 · 2006

Core 2:从“高而窄”回到“宽而短”

Pentium 4 一味追主频,撞上了功耗墙。救场的是以色列团队做的笔记本芯片。

先解释一个词:流水线。CPU 执行一条指令要分好几步(取指令、看懂它、算、写回结果),就像洗衣房分“洗、烘、叠”。把步骤切得越细,每一步越短,时钟就能拨得越快。时钟每秒跳动的次数叫主频,单位 GHz(每秒十亿次)。详细原理见 让 CPU 变快的十个发明。

2000 年起,Intel 的 Pentium 4(NetBurst 架构)把流水线切到 20 级,2004 年的 Prescott 更是 31 级,目标是冲到 10 GHz。问题是:频率越高越热,Prescott 在约 3.8 GHz 就到了约 115 W 的散热极限;流水线太长,一旦 CPU 猜错了程序要往哪走(分支预测失败),要倒掉约 30 拍的半成品。2004 年 5 月,Intel 取消了后继的 Tejas。这段弯路的细节在 走进死胡同的路线。

与此同时,Intel 以色列海法团队在 2003 年做出了笔记本芯片 Pentium M:主频不高,但每一拍干的活多,而且省电。2006 年 7 月,基于这条思路的 Core 2(代号 Conroe,65 纳米)发布:14 级流水线,每拍能处理 4 条指令。Intel 称它比 Pentium 4 性能高约 40%、功耗低约 40%。

NetBurst(Pentium 4 Prescott,2004):31 级,每拍约 3 条 Pentium 4 高而窄 约 3.8 GHz · 功耗约 115 W · 猜错一次分支,倒掉约 30 拍的工作 1 Core(Core 2 Conroe,2006):14 级,每拍 4 条 Core 2 宽而短 约 2.4–2.9 GHz · 65 W · Intel 称性能约 +40%、功耗约 −40% 2 示意:每一列是一级流水线,每一行是“每拍能并排处理几条”。不按比例
← 左右滑动查看 →
  1. 1高而窄:级数多、每级短,频率能拉高,但发热猛,猜错代价大。
  2. 2宽而短:级数少、每级多做事、并排条数多。主频低一些,干的活反而更多。
比快不只比腿迈得多快(主频),还要比每一步迈多大(每拍干多少活)。

解决了什么

  • 性能和能效一起回到第一,夺回被 AMD Athlon 64 抢走的口碑。
  • 同一套架构覆盖笔记本、台式机、服务器。

缺陷

  • 多核之间还要通过主板上的“前端总线”和北桥交换数据,内存访问慢(下一节解决)。
  • 早期“四核”Core 2 Quad 其实是两颗双核芯片装在一个封装里。
它解决了什么问题 · 2008

Nehalem:把内存控制器搬进 CPU

第一代 Core i7 拆掉了“北桥中转站”,换上点对点的 QPI。

Core 2 时代,CPU 不直接管内存。它要先通过一条共用的前端总线(FSB),把请求发给主板上的北桥芯片,北桥再去读内存。这像去仓库取货还得先找门卫登记。内存控制器就是负责和内存条打交道的电路。AMD 早在 2003 年的 Athlon 64 / Opteron 上就把它集成进了 CPU,服务器上 Intel 因此吃了几年亏。

2008 年 11 月,Intel 发布 Nehalem 架构的第一代 Core i7(45 纳米):内存控制器进了 CPU(三通道 DDR3);芯片之间改用点对点的高速链路 QPI(QuickPath Interconnect);同时带回了超线程(一个核心假装成两个,见 十个发明),并首次加入睿频 Turbo Boost(只有少数核心忙时,自动把主频拉高)。

以前:前端总线 + 北桥 CPU(Core 2) 北桥(含内存控制器) 内存 南桥(USB、硬盘) FSB 1 2 Nehalem 以后:直连 + QPI CPU 1(Core i7) 内存控制器 内存 CPU 2 QPI 点对点 芯片组 3 4
← 左右滑动查看 →
  1. 1前端总线 FSB:所有核心共用的一条总线,大家排队,带宽有限。
  2. 2北桥:主板上的中转芯片。红色虚线是取内存要走的路:多绕一站。
  3. 3QPI:CPU 与 CPU、CPU 与芯片组之间的点对点高速链路,各走各的路。
  4. 4集成内存控制器:CPU 直接读内存,延迟明显下降(示意)。

解决了什么

  • 内存延迟大降、带宽大涨,服务器 Xeon 重新压过 Opteron。
  • 北桥从此逐步消失,主板变简单。

缺陷与去向

  • 换内存类型就得换 CPU 和插槽,主板平台绑得更紧。
  • QPI 后来升级为 UPI(2017),仍在 Xeon 上使用;消费级则改用 DMI 连芯片组。
它是怎么工作的 · 2011

Sandy Bridge:核显进来,一条环形总线串起全部

“二代酷睿”把显卡、缓存、核心放进同一块硅片,用一条环路连起来。

2011 年 1 月的 Sandy Bridge(32 纳米,Core i3/i5/i7 二代)做了两件大事。第一,把核显(集成在 CPU 里的显卡,不用单独买显卡也能显示画面)和 CPU 核心做在同一块硅片上,共享三级缓存。第二,用一条环形总线(ring bus)把核心、三级缓存切片、核显、系统代理串成一圈,数据像环线地铁一样在站点之间跑。

它还加入了 AVX 指令(一次算 8 个数的“向量”指令)和微操作缓存(把翻译好的指令存起来,下次直接用)。很多人的第一台“好用的电脑”就是二代 i5,这代芯片因为耐用被称为“钉子户”。

核显 GPU 12 个执行单元 核心 0核心 1核心 2核心 3 L3 2 MBL3 2 MBL3 2 MBL3 2 MB 系统代理 内存控制器 PCIe · 显示 1 2 3 4 示意,不按比例(实际约 216 mm²)
← 左右滑动查看 →
  1. 1环形总线:每个核心和每块缓存都是一个“车站”,数据沿环转圈到目的地。
  2. 2核显:和 CPU 在同一块硅上,共享三级缓存,看视频、办公够用。
  3. 3三级缓存切片:每个核心旁一块,合起来是所有核心共享的 8 MB。
  4. 4系统代理:内存控制器、PCIe、显示输出都在这里。

解决了什么

  • 不买独立显卡也能用,笔记本更省电更便宜。
  • 环形总线在 4–8 核时延迟低、结构简单。

缺陷与去向

  • 环越大越慢:核心一多(十几个以上),绕一圈太远。服务器从 2017 年 Skylake-SP 起改用网格(mesh)。
  • 消费级环形总线一直用到 Raptor Lake(2022–2023),Meteor Lake 起改为 tile 之间的互连。
它的缺陷 · 2007–2021

Tick-Tock 节拍器,以及停在 14 纳米的六年

一年换工艺,一年换架构。直到 10 纳米造不出来。

2007 年起,Intel 公开了 Tick-Tock 节奏:“Tick”这一年把上一代架构搬到更小的新工艺上(只换工艺);“Tock”这一年在已成熟的工艺上推出新架构(只换设计)。每次只改一件事,出问题好定位。这个节拍让 Intel 在 2015 年前一直领先台积电、三星约两年。

转折出在 10 纳米。Intel 给它定了激进目标:晶体管密度比 14 纳米提高约 2.7 倍,还用了钴互连、四重图形曝光(同一层光刻做 4 次,在没有 EUV 的情况下画出更细的线)等新技术。良率(一片晶圆上能用的芯片比例)长期上不去。原计划 2016 年的 10 纳米,2018 年只出了一款 Cannon Lake(i3-8121U,核显还被屏蔽),2019 年才有笔记本 Ice Lake,桌面主力要到 2021 年 Alder Lake。2016 年 Intel 正式把 Tick-Tock 改为“制程-架构-优化”三步走。

Tick:换新工艺 Tock:换新架构 优化:工艺没变 原计划 2016 年上 10nm Core 265nm · 2006 Nehalem45nm · 2008 Sandy Bridge32nm · 2011 Haswell22nm · 2013 Skylake14nm · 2015 Coffee Lake14nm · 2017 Ice Lake10nm·2019 Alder LakeIntel 7·2021 45nm · 2007Penryn 32nm · 2010Westmere 22nm · 2012Ivy Bridge 14nm · 2014Broadwell 14nm · 2016Kaby Lake 10nm · 2018Cannon Lake 14nm · 2020Comet Lake 桌面主力停在 14nm 约 6 年 2016 年起 Tick-Tock 改为“制程-架构-优化”;2021 年的 Rocket Lake 仍是 14nm Ivy Bridge(22nm)是第一代 FinFET(Intel 叫 Tri-Gate);只列代表产品
← 左右滑动查看 →
要点:2006–2015 年几乎每年一个圆点,节奏整齐;2015 年之后,桌面芯片连续五代都叫“某某 Lake”、都是 14 纳米,只靠加核心、拉高主频。Cannon Lake(红色)是 10 纳米难产的标志;Ice Lake 只有笔记本版。
为什么卡这么久

台积电和三星在 7 纳米、5 纳米时开始用 EUV 光刻(用波长 13.5 纳米的极紫外光“画”电路,一次就能画出很细的线)。Intel 的 10 纳米没有用 EUV,硬靠多次曝光去画,步骤多、出错多。等它在 Intel 4(原 7 纳米)上用 EUV,已经是 2023 年。工艺之争的来龙去脉见 晶体管与制程。

  • 后果一:被 AMD 追上2017 年 AMD Zen 借台积电工艺翻身,2019 年 Zen 2 在核心数和能效上反超(见 AMD 路线)。
  • 后果二:苹果离开2020 年苹果 Mac 改用自研 M1,Intel 失去一个大客户。
  • 后果三:14nm 越拉越高为了打 AMD,主频和功耗被一路推高,为日后 Raptor Lake 的稳定性问题埋下伏笔。
它为什么诞生 · 2021

Alder Lake:大核小核一起上

一块芯片里放两种核心:P 核拼速度,E 核拼数量和省电。

工艺落后时,芯片面积和功耗都很金贵。Intel 想要更多核心来打 AMD 的 16 核,又不能把大核心无限堆上去。答案是大小核(Intel 叫“混合架构”):P 核(性能核,Golden Cove)单线程最快;E 核(能效核,Gracemont)每个只有 P 核约四分之一的面积,单个慢一些,但 4 个凑一起,多线程总吞吐比 1 个 P 核高。手机芯片早在 2011 年前后就用了这个思路(ARM 的 big.LITTLE)。

2021 年 11 月发布的第 12 代酷睿 Alder Lake(Intel 7 工艺)旗舰 i9-12900K:8 个 P 核 + 8 个 E 核,共 24 个线程。同代还首发了 DDR5 内存和 PCIe 5.0 支持,换用 LGA1700 插槽。

PPPPPPPP 核显 L3 共享缓存 30 MB 系统代理:内存控制器(DDR4/DDR5)、PCIe 1 2 同样一块面积 1 个 P ≈ 4 个 E 2 个线程 单线程速度:P 明显更快 多线程总量:4 个 E 更多 E 核不支持超线程,更省电 3 面积比为 Intel 公布的约数;示意,不按比例
← 左右滑动查看 →
  1. 1P 核:大而快,支持超线程(每核 2 线程),负责游戏、打开网页这类“要快”的事。
  2. 2E 核:4 个一组,共享一块二级缓存。负责后台和能拆成很多份的活。
  3. 3面积账:同样的硅面积,换成 E 核能多塞好几倍的核心数。

谁来决定任务去哪个核:Thread Director

两种核心混在一起,操作系统必须知道“这个任务该给大核还是小核”。Alder Lake 在每个核心里加了一个硬件监视器 Thread Director:它实时看每个线程在执行什么类型的指令、有多忙,把建议告诉 Windows 11 的调度器。调度器就像餐厅领班,Thread Director 是在厨房里观察的副手。下面可以点一点看看。

点一点:不同任务怎么分到大小核上(以 8P + 8E 为例)
8 个 P 核(每核 2 线程) 8 个 E 核 要快的任务 后台任务 分错了:主任务跑在小核上 休眠,几乎不耗电
忙碌的 P 核0 / 8
忙碌的 E 核2 / 8
整机功耗(示意)低

挂机只有聊天、下载这些小活,交给 2 个 E 核,P 核全部休眠。

解决了什么

  • 在落后的工艺上,用较小面积凑出 16 核 24 线程,多线程追平甚至超过对手。
  • 笔记本待机和轻负载更省电。

缺陷

  • 调度靠软件配合:Windows 10 和部分老游戏会把主线程放到 E 核,导致卡顿;少数游戏的反盗版机制一度认错 CPU。
  • E 核不支持 AVX-512,P 核的 AVX-512 只好被关掉(见 十个发明)。
一个大坑:Raptor Lake 稳定性问题

2022 年的 13 代(Raptor Lake,i9-13900K 为 8P + 16E)和 2023 年的 14 代沿用这一套,主频冲到 6 GHz。2024 年,大量用户报告 13/14 代高端型号运行久了会崩溃。Intel 调查后称原因是微码让核心在某些情况下电压过高,导致芯片逐渐老化(Vmin 偏移),先后发布微码补丁(如 0x129、0x12B),并把相关型号的保修延长 2 年。这是 14 纳米/Intel 7 时代“靠拉高电压换性能”的代价。

它是怎么工作的 · 2023

Meteor Lake:把一颗芯片切成四块 tile

Core Ultra 第一代不再是一整块硅,而是几块小芯片叠在一块底座芯片上。

越大的单块芯片,越容易被一个灰尘点毁掉,良率越低;而且所有功能都得用同一种工艺,贵的工艺也要拿去做 USB 接口这种不需要先进工艺的电路。AMD 从 2019 年起就用“芯粒”(chiplet)解决这个问题。Intel 管自己的小芯片叫 tile(瓦片),意思一样:把一颗芯片按功能切成几块,每块挑最合适的工艺,再在封装里拼起来。芯粒的通用原理见 芯粒与 UCIe。

2023 年 12 月发布的 Meteor Lake(Core Ultra 系列 1)是 Intel 第一款大规模出货的 tile 化 PC 处理器:四块 tile 放在一块 Foveros 底座芯片上。它还首次在消费级 CPU 里加入 NPU(神经网络处理器,专门跑 AI 推理的省电小引擎),型号也从“i7”改名为“Core Ultra 7”。

计算 tileIntel 4(首次用 EUV) 图形 tile台积电 N5 SoC tile台积电 N6 IO tile台积电 N6 6 个 P 核8 个 E 核 Xe 核显最多 8 核 NPU · 2 个低功耗 E 核内存控制器 · 媒体 雷电 4PCIe Foveros 底座 tile(Intel 22FFL):tile 之间的连线走这里 封装基板 1 2 3 4 示意,厚度和尺寸不按比例
← 左右滑动查看 →
  1. 1功能 tile:计算、图形、SoC、IO 各用一块,工艺各挑各的。
  2. 2微凸点:tile 和底座之间的小锡球,间距约 36 µm。
  3. 3底座 tile:一块用老工艺做的硅片,像一块带线路的“底板”,让上面的 tile 互相说话。
  4. 4低功耗岛:看视频、待机时,计算 tile 可以整个断电,只留 SoC tile 里的小核和媒体引擎干活。

解决了什么

  • 每块 tile 小,良率高;不需要先进工艺的部分用便宜工艺。
  • 以后换代可以只换某一块 tile,比如只升级图形。
  • 首次带 NPU,迎合“AI PC”。

缺陷

  • tile 之间通信比同一块硅里慢、费电,内存延迟变高。
  • 封装更复杂、成本更高;首发时性能提升有限,桌面版被取消。
  • 四块 tile 里三块由台积电生产,Intel 要付代工费。
它解决了什么问题 · 2024

Lunar Lake 与 Arrow Lake:内存进封装,超线程退场

为了和苹果 M 系列、高通 Snapdragon X 拼续航,Intel 做了一颗“很不 Intel”的芯片。

2020 年苹果 M1 证明了:笔记本可以又快又凉、续航一整天。2024 年高通 Snapdragon X 也带着 Windows 笔记本杀进来。Intel 的回应是 2024 年 9 月的 Lunar Lake(Core Ultra 200V)。三个“第一次”:

  • 内存放进封装:16 GB 或 32 GB 的 LPDDR5X 内存颗粒直接贴在 CPU 封装上,离计算芯片只有几毫米,省电、省主板面积。
  • 计算 tile 交给台积电:CPU 核心、核显、NPU 都在一块台积电 N3B 工艺的计算 tile 上,另一块平台控制 tile 用台积电 N6。
  • 去掉超线程:4 个 P 核 + 4 个低功耗 E 核,共 8 线程。Intel 的理由是:超线程需要额外的电路和功耗,在小核够多时,把这块面积省下来换能效更划算。

一个月后的桌面版 Arrow Lake(Core Ultra 200S,2024 年 10 月,LGA1851 插槽)同样去掉超线程,计算 tile 也用台积电 N3B,旗舰 285K 为 8P + 16E,共 24 线程。

传统笔记本 CPU 内存内存内存内存 长走线 内存可选配置多,部分机型能自己加 Lunar Lake(2024) 计算 tile 台积电 N3B 平台控制 tile · N6 LPDDR5XLPDDR5X 1 2 内存焊死在封装上,买时选好,不能再加 示意,不按比例
← 左右滑动查看 →
  1. 1封装内内存:走线从几厘米缩到几毫米,驱动信号所需的功耗更低,主板也更小。
  2. 2Foveros 底座:两块 tile 仍然立在一块底座 tile 上(Intel 自己生产)。

解决了什么

  • 轻薄本续航大幅改善,评测普遍认为和 Snapdragon X 打平或更好,x86 软件兼容性还更好。
  • NPU 算力约 48 TOPS(每秒 48 万亿次运算),满足微软 Copilot+ PC 的门槛。

缺陷与去向

  • 内存买多少就是多少;Intel 要先买内存再转卖,压缩利润。Intel 在 2024 年就表示,封装内内存不会成为后续主流产品的标配。
  • Arrow Lake 首发时游戏性能不如上一代 14900K,Intel 发了多轮固件和系统更新修补。
  • 超线程退场后,多线程跑分要靠更多 E 核补回来。
它是怎么工作的 · 封装

EMIB 和 Foveros:Intel 拼芯片的两把胶水

一个横向拼(2.5D),一个纵向叠(3D)。Intel 还把它们卖给代工客户。

把几块芯片放进一个封装,难点是芯片之间要有成千上万根又细又短的线。常见做法是在芯片下面垫一整块硅中介层(见 中介层),但大块硅又贵又受尺寸限制。Intel 发展了两种自己的办法:

  • EMIB(嵌入式多芯片互连桥,约 2017 年起用于 FPGA,2018 年用于 Kaby Lake-G):只在两块芯片相邻的边下面,往有机基板里埋一小块硅“桥”。哪里要连就埋在哪里,比整块中介层便宜。
  • Foveros(3D 堆叠,2020 年首用于 Lakefield):把芯片直接叠在另一块“底座芯片”上,通过微凸点上下连接。
  • Foveros Direct:不用锡凸点,铜焊盘对铜焊盘直接“长”在一起,这就是混合键合,间距可缩到 10 µm 以下,连线密度高一个数量级。
EMIB(2.5D)埋一小块硅桥,只连相邻边 Foveros(3D)叠在底座芯片上,凸点约 36 µm Foveros Direct铜对铜直接键合,约 10 µm 以下 芯片 A芯片 B 1 计算SoC 底座芯片 2 计算计算 底座芯片(含缓存) 3 首用:FPGA(约 2017) 首用:Lakefield(2020) 首用:Clearwater Forest
← 左右滑动查看 →
  1. 1EMIB 硅桥:只有几毫米宽,埋在基板表面下,桥上的细线(红色)连接两块芯片的边缘。
  2. 2Foveros 微凸点:上下两层芯片之间的小锡球,比普通倒装焊(见 倒装焊)密得多。
  3. 3铜对铜键合:没有锡球,两层铜焊盘直接融合,连线更密、更省电。

解决了什么

  • EMIB 只在需要的地方用硅,比整块中介层省钱,还能做很大的封装(服务器芯片常用)。
  • Foveros 让芯片在第三个维度上拼,占板面积小,tile 之间的线最短。

缺陷

  • 3D 堆叠时热量要穿过上层芯片才能散出去,热点难处理。
  • 多一道组装就多一份良率风险;一块 tile 坏了,整个封装可能报废。
  • Foveros 的底座芯片本身也要花钱生产。
为什么改名 · 未来怎么走

从“10 纳米”到 Intel 18A:改名、追赶、背面供电

2021 年 Intel 宣布“四年五个节点”,2025 年底 18A 量产,Panther Lake 在 2026 年 CES 正式登场。

2021 年 2 月,帕特·基辛格(Pat Gelsinger)回到 Intel 任 CEO,提出 IDM 2.0:继续自己设计、自己制造(IDM 即“设计制造一体”),同时开放工厂给别人代工,必要时也把部分芯片交给台积电。同年 7 月,Intel 给工艺改了名。原因是 Intel 的 10 纳米晶体管密度大致和台积电 7 纳米相当,名字上却吃亏。

新名字不再带“纳米”。其中 20A 和 18A 的“A”指埃(0.1 纳米),表示进入了“埃米时代”,同样只是代号。2024 年 9 月,Intel 取消了 20A 上的 Arrow Lake,把资源集中到 18A。

2021 年改名后的节点表(“四年五个节点”) Intel 72021Alder Lake原名 10nm增强版FinFET · DUV Intel 42023Meteor Lake原名 7nm首次用 EUVFinFET Intel 32024Xeon 6Intel 4 改进给服务器最后一代 FinFET Intel 20A原计划 2024Arrow Lake2024.9 取消资源转 18A未量产 Intel 18A2025 年底量产Panther LakeRibbonFET+ PowerVia环栅 + 背面供电 Intel 14A计划约 2027High-NA EUV是否全面推进看外部客户计划 Intel 3 之前是 FinFET(鳍式晶体管),18A 起换成环栅(GAA)晶体管 年份为首个产品发布时间;14A 为 Intel 公布的计划
← 左右滑动查看 →
要点:五个节点里真正落地的是 Intel 7、4、3 和 18A;20A 被跳过。18A 同时换上两项新技术:RibbonFET(Intel 对环栅晶体管的叫法,栅极四面包住沟道,原理见 晶体管与制程)和 PowerVia(背面供电,见下图)。

PowerVia:把电源线搬到背面

芯片表面以上有十几层金属线。传统做法里,给晶体管送电的“电源线”和传数据的“信号线”挤在同一侧,像一栋楼的水管和网线塞在同一根管井里。PowerVia 把晶圆翻过来,在背面单独做电源线,正面只走信号。

传统:正面供电 硅衬底 晶体管层 信号线(蓝)和电源线(橙)挤在一起 电从顶上一路穿过十几层才到晶体管 PowerVia:背面供电 正面只走信号,更宽松 晶体管层 晶圆背面磨薄,粗电源线直通晶体管 1 2
← 左右滑动查看 →
  1. 1背面电源网络:电源路径更短、更粗,压降更小,芯片能在更低电压下跑同样频率。
  2. 2正面拥堵:电源线占了一部分空间,信号线只能绕路,还会互相干扰。

Panther Lake:第一颗 18A 处理器

Panther Lake(Core Ultra 系列 3)2025 年 10 月公布架构,年底开始出货,2026 年 1 月在 CES 上正式发布。据 Intel 资料:计算 tile 用 18A,最多 16 核(4 个 P 核 + 8 个 E 核 + 4 个低功耗 E 核),同样没有超线程;核显用 Xe3 架构,大核显版本的图形 tile 交台积电生产;NPU 约 50 TOPS。内存回到主板上,不再像 Lunar Lake 那样封进去。它在亚利桑那州的 Fab 52 量产,是 Intel 证明“自家工艺又能打了”的关键产品。

它是怎么工作的 · 服务器

Xeon:服务器上先切 tile,再分 P 核与 E 核

数据中心芯片更大、更贵,tile 化的好处和难处都被放大。

服务器 CPU 叫 Xeon(至强),一颗动辄几十上百个核心。2017 年起 AMD EPYC 用芯粒堆核心数、抢份额,Intel 的大单块芯片在 10 纳米上又做不出来,只好也走拼接路线:

  • Sapphire Rapids(第 4 代 Xeon,2023 年 1 月,Intel 7):Intel 第一款 tile 化服务器 CPU,4 块相同的 tile 用 EMIB 拼成,最多 60 核;加入 AMX 矩阵指令跑 AI;另有带 HBM 内存的 Xeon Max。原定 2021 年,多次跳票。
  • Xeon 6(2024):第一次把产品线分成两条。Sierra Forest 全是 E 核(最多 288 核,适合大量轻任务的云服务);Granite Rapids 全是 P 核(最多 128 核)。计算 tile 用 Intel 3,IO tile 用 Intel 7。
  • Clearwater Forest(Xeon 6+,18A):最多 288 个 E 核,计算 tile 用 Foveros Direct 叠在含缓存的底座 tile 上。Intel 在 2025 年把它推迟到 2026 年上半年。
  • Diamond Rapids:18A 的 P 核 Xeon,计划 2026 年后推出,据报道核心数进一步增加。
Sapphire Rapids2023 · 4 块相同 tile Granite Rapids2024 · 计算与 IO 分开 Clearwater Forest2026(计划)· 3D 叠放 核心+IO核心+IO核心+IO核心+IO 1 IO tile · Intel 7 计算 tile · Intel 3计算 tile · Intel 3计算 tile · Intel 3 IO tile · Intel 7 2 IO tile · Intel 7 IO tile 3
← 左右滑动查看 →
  1. 1对称拼接:4 块一样的 tile,每块都有核心和 IO,靠 EMIB 硅桥(浅灰小块)连接,用起来像一整块芯片。
  2. 2功能分离:核心集中在计算 tile 用新工艺,内存和 PCIe 接口放 IO tile 用老工艺,可按需加减计算 tile。
  3. 33D 叠放:12 块 18A 小计算 tile 叠在 3 块底座 tile(Intel 3,含缓存)上,再用 EMIB 连两侧 IO tile。示意,不按比例。

解决了什么

  • 不用做出一块巨大单芯片,也能堆到上百个核心。
  • P 核与 E 核分开卖,让云厂商按负载挑:要单核快的买 Granite,要核多省电的买 Sierra。

缺陷与现状

  • Sapphire Rapids 多次跳票,给了 EPYC 抢份额的窗口;据报道 2025–2026 年 AMD 在服务器 CPU 收入上已接近或超过四成。
  • tile 越多,跨 tile 延迟和功耗越难控制。
现状与未来 · 2026

代工、14A 与 Nova Lake:Intel 的下一步

Intel 既要和 AMD 比 CPU,又要和台积电比工厂,两场仗同时在打。

代工业务:2024 年起 Intel 把工厂部门 Intel Foundry 当作独立业务单独核算。造厂极贵,亏损也大。2024 年 12 月基辛格离任;2025 年 3 月,芯片行业老兵陈立武(Lip-Bu Tan)接任 CEO,开始裁员、收缩项目。2025 年 8 月美国政府入股约 10%,9 月英伟达宣布投资 50 亿美元并与 Intel 合作开发产品。2025 年 7 月 Intel 表示:如果拿不到重要外部客户,可能暂缓 14A。

Nova Lake(Core Ultra 400 系列)计划 2026 年底推出桌面版。据报道:最多 52 核(两块计算 tile,16 个 P 核 + 32 个 E 核 + 4 个低功耗 E 核),换用新插槽 LGA1954,部分计算 tile 可能交台积电 N2 生产,还会推出带大容量缓存的型号来对抗 AMD 的 X3D。这些都以 Intel 正式发布为准。两家路线的全面对比见 Intel vs AMD 与 x86 的未来。

  1. 2021

    Alder Lake:大小核 + Thread Director,Intel 7。IDM 2.0 提出,工艺改名。

  2. 2022

    Raptor Lake(13 代):E 核翻倍,主频冲 5.8 GHz;2023 年 14 代小幅更新。

  3. 2023

    Meteor Lake:第一代 Core Ultra,tile + Foveros + NPU;Sapphire Rapids 服务器 tile 化。

  4. 2024

    Lunar Lake(内存进封装)、Arrow Lake(去超线程),计算 tile 都交台积电;Xeon 6 分 P/E 两条线;20A 取消;Raptor Lake 稳定性风波。

  5. 2025

    18A 量产,Panther Lake 年底出货;陈立武任 CEO;美国政府与英伟达入股。

  6. 2026

    1 月 CES 正式发布 Panther Lake;Clearwater Forest 计划上半年推出;Nova Lake 计划年底推出(据报道)。

一张表看完

Intel 二十年的关键技术

技术诞生解决什么缺陷现状/去向
Core 微架构2006(Core 2)NetBurst 太热,回到宽而短、高能效仍靠前端总线和北桥访问内存此后所有 P 核的祖先,一直演进到今天
集成内存控制器 + QPI2008(Nehalem)内存延迟高、总线拥堵平台和内存类型绑定更紧成为标配;QPI 演变为 UPI
环形总线 + 核显2011(Sandy Bridge)核心、缓存、显卡高速互连,免独显核心多了环太长服务器改网格;客户端 2023 年起改为 tile 互连
Tick-Tock2007每次只改一件事,节奏稳定工艺一卡,整个节拍失效2016 年改为制程-架构-优化,后被放弃
大小核 + Thread Director2021(Alder Lake)用小面积凑多核,兼顾省电依赖系统调度;AVX-512 被关主流,桌面和笔记本全线采用
EMIB约 2017局部硅桥连芯片,比整块中介层省只能连相邻的边Xeon 与代工客户主力方案
Foveros / tile2020(Lakefield);2023 大规模按功能分块、分工艺,提良率跨 tile 延迟、封装成本、散热主流;Foveros Direct 混合键合接棒
封装内内存2024(Lunar Lake)省电、省主板面积不能升级,利润被内存吃掉Intel 称不作为后续主流标配
去掉超线程2024(Lunar / Arrow Lake)省面积和功耗,安全性更简单多线程要靠更多 E 核补新客户端芯片普遍沿用
Intel 18A2025RibbonFET + PowerVia,追回工艺良率爬坡、成本高Panther Lake、Clearwater Forest 采用;14A 视客户而定
IDM 2.0 / 代工2021让工厂吃满产能,分摊巨额投资亏损大,外部客户难拉进行中,获美国政府与英伟达投资
一页纸总结
  1. 2006 年 Core 2 用“宽而短”取代 Pentium 4 的“高而窄”,Intel 重回领先。
  2. Nehalem 集成内存控制器,Sandy Bridge 加入核显和环形总线,Tick-Tock 节拍让 Intel 领先近十年。
  3. 10 纳米难产,桌面芯片在 14 纳米上停了约 6 年,AMD 和苹果趁机追上。
  4. Alder Lake 用大小核在工艺落后时凑出多核;Meteor Lake 用 tile + Foveros 拆芯片;Lunar Lake 把内存放进封装。
  5. 18A 带来环栅晶体管和背面供电,Panther Lake 是首个产品;代工业务和 14A 决定 Intel 的长期命运。
身边的例子与自测

看看你的电脑是哪一代

身边的例子

在 Windows 里打开“任务管理器 → 性能 → CPU”,能看到型号。名字像“i5-2500”的,是 2011 年的 Sandy Bridge;“i7-12700H”是 12 代 Alder Lake,有大小核,任务管理器里核心数比线程数的一半多;“Core Ultra 7 155H”是 Meteor Lake,里面有 NPU;“Core Ultra 7 258V”是 Lunar Lake,内存在封装上,线程数等于核心数(没有超线程);“Core Ultra 300 系列”(如 X9 388H)则是 2026 年的 Panther Lake。型号规则详见 x86 的未来。

1. Pentium 4 的问题是什么?Core 2 怎么解决的?

Pentium 4 把流水线切得太长(最多 31 级)去冲高主频,结果发热太大、猜错分支代价高。Core 2 改成 14 级、每拍 4 条的“宽而短”设计,主频较低但每拍干活多,性能和能效都更好。

2. Nehalem 把什么搬进了 CPU?好处是什么?

内存控制器。CPU 不再需要经前端总线和北桥中转去读内存,延迟降低、带宽提高。

3. Tick-Tock 是什么意思?它为什么失效?

Tick 年换新工艺、Tock 年换新架构,交替前进。10 纳米工艺长期造不好,新架构没有新工艺可用,节拍就断了,2016 年改为三步走。

4. P 核和 E 核各适合什么任务?Thread Director 做什么?

P 核单线程快,适合游戏、交互;E 核省电、面积小,适合后台和可以拆分的多线程任务。Thread Director 是核心里的硬件监视器,把每个线程的特征告诉操作系统,帮它决定放到哪种核心上。

5. EMIB 和 Foveros 有什么区别?

EMIB 是 2.5D:在基板里埋小硅桥,把并排的两块芯片的边连起来。Foveros 是 3D:把芯片叠在一块底座芯片上,用微凸点(Foveros Direct 则用铜对铜混合键合)上下连接。

6. Intel 18A 的两项新技术分别是什么?

RibbonFET:环栅晶体管,栅极四面包住纳米片沟道,关得更严。PowerVia:背面供电,把电源线放到晶圆背面,正面只走信号线。

资料来源

延伸阅读

  • Intel 新闻稿与架构日资料:Core 2(2006)、Nehalem(2008)、Sandy Bridge(2011)、Alder Lake 与 Thread Director(Architecture Day 2021)、Meteor Lake(2023)、Lunar Lake 与 Arrow Lake(2024)、Panther Lake 与 Intel 18A(2025 年 10 月技术巡展,CES 2026)。
  • Intel Accelerated 活动(2021 年 7 月):工艺节点改名与“四年五个节点”路线图;2024 年 9 月取消 20A 的公告;2025 年二季度财报中关于 14A 的说明。
  • Intel 社区公告:Intel Core 13/14 代处理器不稳定问题的根因与微码更新(2024 年 7–10 月)。
  • Intel Xeon 发布资料:Sapphire Rapids(2023)、Xeon 6 Sierra Forest / Granite Rapids(2024–2025)、Clearwater Forest(Hot Chips 2025 等)。
  • Intel 封装技术资料:EMIB、Foveros、Foveros Direct;IEEE ISSCC / IEDM 相关论文;WikiChip 与 Chips and Cheese 对各代架构的分析。
  • 媒体报道:AnandTech、Tom's Hardware、The Verge 等关于 Raptor Lake 稳定性、Lunar Lake 封装内内存、Nova Lake 规格(据报道)、美国政府与英伟达投资 Intel(2025 年 8–9 月)的报道;Mercury Research 服务器 CPU 份额数据。
  • 本站相关页面:x86 五十年、走进死胡同的路线、AMD 路线、中介层、混合键合、芯粒与 UCIe、晶体管与制程。
年份、型号与市场数据为公开报道或厂商资料,2026 年及以后的产品信息以厂商正式发布为准。 内容更新至 2026-10。