Lakefield: Fazit und Ausblick

Was bisher ARM-basierten CPUs vorhalten war und nach einigen Jahren selbst von Apple umgesetzt wurde, zieht mit Lakefield ins x86-Segment ein: Prozessoren, die ein heterogenes statt ein homogenes Design nutzen. Im Falle von Intel bedeutet dies, dass ein schneller Core-Performance-Kern (Sunny Cove) mit vier sparsameren und langsameren Atom-Effizienz-Kernen (Tremont) kombiniert wird.

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Zwei unterschiedliche Mikroarchitekuren zu verwenden, hat signifikante Vorteile, erfordert allerdings einen entsprechend vorbereiteten Scheduler. Von der Hardware über die Firmware bis hin zum Betriebssystem müssen alle Stellschrauben ineinander greifen, sonst scheitert der Ansatz des heterogenen Designs. Intel und Microsoft ist es gelungen, dass Lakefield im Zusammenspiel mit Windows 10 von Beginn an alle anfallenden Lasten auf die richtigen Kerne verteilt.

Responsive Workloads wie das Starten von Anwendungen oder das Bearbeiten von Fotos erledigt der einzelne Performance-Kern. Bei längeren Aufgaben wie Raytracing-Rendering hingegen springen die vier sparsamen Atom-Kerne an, da diese bei gleicher Leistungsaufnahme eine absolute höhere Geschwindigkeit aufweisen und während der Berechnung ohnehin keine Interaktivität durch die Person vor dem Notebook gefragt ist.

  • Ultrabook-Platine mit Lakefield (Bild: Intel)
  • Wafer mit Lakefield-Compute-Chips (Bild: Intel)
  • I/O-Die von Lakefield (Bild: Intel)
  • Compute-Die von Lakefield (Bild: Intel)
  • Lakefield besteht aus einem Compute- und einem I/O-Die plus LPDDR4X-Speicher (Bild: Intel)
  • Überblick zu den Funktionsblöcken der beiden Dies (Bild: Intel)
  • Lakefield nutzt schnelle Sunny-Cove- und sparsame Tremont-Kerne. (Bild: Intel)
  • Das Package misst 12 x 12 x 1 mm. (Bild: Intel)
  • Der einzelne Sunny Cove ist schneller bei Singlethread-Last, dafür sind die vier Tremont bei Multithreading effizienter. (Bild: Intel)
  • SNC wird für interaktive Workloads genutzt, die Tremonts für Dauerlast oder Hintergrundanwendungen. (Bild: Intel)
  • Der PCMark 10 zeigt, dass der Windows-10-Scheduler die Last sinnvoll auf den SNC- und die TNT-Kerne verteilt. (Screenshot: Golem.de)
  • Beim Starten von Apps wird primär der Sunny Cove verwendet. (Screenshot: Golem.de)
  • Ausblick auf künftige Chiplet- und 3D-Stacking-Fertigung. (Bild: Intel)
Wafer mit Lakefield-Compute-Chips (Bild: Intel)

Hinsichtlich der absoluten Performance können ein Sunny-Cove- und vier Tremont-Kernen zwar keine Wunder vollbringen. Angesichts einer Leistungsaufnahme von spezifizierten 7 Watt und bei unserem Muster eines Core i5-L16G7 sogar nur 5 Watt fällt die Geschwindigkeit dennoch hoch aus. Im Mittel schlägt der Lakefield-Chip die direkte Konkurrenz, den Snapdragon 8cx, und liegt gleichauf mit einem günstigen Ultrabook-Prozessor wie dem Core i5-10210U (Comet Lake).

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Um die Akkulaufzeit des Core i5-L16G7 einzuschätzen, liegt uns bisher nur ein Gerät vor, das Galaxy Book S. Verglichen zu anderen x86-Ultrabooks mit Comet Lake oder Ice Lake sind dessen Laufzeiten wahrlich exzellent, das Snapdragon-8cx-Pendant (Test) hält allerdings noch länger durch.

Abseits der Leistung ist Lakefield überdies Intels erstes Design, welches Chiplets verwendet und diese auch noch dreidimensional (Foveros 3D-Stacking) stapelt: Die Kombination aus einem günstigen I/O-Die mit 22-nm-Fertigung und einem Compute-Die mit 10-nm-Verfahren macht den Prozessor kompakt und sie verringert die Produktionskosten. Diese Erfahrung wird Intel helfen, künftige Designs zu optimieren, deren Entwicklung längst begonnen hat.

Ausblick

Für die Zukunft sieht der Hersteller vor, das I/O-Basis-Die mit 10 nm Foveros (P1274.FV) und das Compute-Die mit 7 nm (P1276) zu fertigen. Danach stehen 7 nm Foveros (P1276.FV) und 5 nm (P1278) auf dem Plan. Konkrete Ankündigungen zu einem oder mehreren Lakefield-Nachfolgern hat Intel bisher nicht getroffen, der Chiplet/3D-Stacking-Ansatz wird jedoch genauso für weitere Designs verwendet wie der heterogene Ansatz der gemischten Core/Atom-Kerne.

  • Ultrabook-Platine mit Lakefield (Bild: Intel)
  • Wafer mit Lakefield-Compute-Chips (Bild: Intel)
  • I/O-Die von Lakefield (Bild: Intel)
  • Compute-Die von Lakefield (Bild: Intel)
  • Lakefield besteht aus einem Compute- und einem I/O-Die plus LPDDR4X-Speicher (Bild: Intel)
  • Überblick zu den Funktionsblöcken der beiden Dies (Bild: Intel)
  • Lakefield nutzt schnelle Sunny-Cove- und sparsame Tremont-Kerne. (Bild: Intel)
  • Das Package misst 12 x 12 x 1 mm. (Bild: Intel)
  • Der einzelne Sunny Cove ist schneller bei Singlethread-Last, dafür sind die vier Tremont bei Multithreading effizienter. (Bild: Intel)
  • SNC wird für interaktive Workloads genutzt, die Tremonts für Dauerlast oder Hintergrundanwendungen. (Bild: Intel)
  • Der PCMark 10 zeigt, dass der Windows-10-Scheduler die Last sinnvoll auf den SNC- und die TNT-Kerne verteilt. (Screenshot: Golem.de)
  • Beim Starten von Apps wird primär der Sunny Cove verwendet. (Screenshot: Golem.de)
  • Ausblick auf künftige Chiplet- und 3D-Stacking-Fertigung. (Bild: Intel)
Ausblick auf künftige Chiplet- und 3D-Stacking-Fertigung. (Bild: Intel)

Der übernächste Ultrabook/Notebook-Prozessor etwa, intern Rocket Lake U/H, soll aus einem CPU-Chiplet mit homogenen Kernen und einem Grafik-Chiplet bestehen. Das übernächste Desktop-Modell, Alder Lake S, hingegen soll als heterogenes Design über acht Performance- und acht Atom-Kerne verfügen.

Im Server-Segment arbeitet Intel zudem an Ponte Vecchio: Dahinter verbirgt sich ein Beschleuniger für Supercomputer, der sich aus gleich 16 Chiplets mit der Xe/Gen12-Grafikarchitektur zusammensetzt. Hinzu kommt 3D-Packaging um den Rambo-Cache anzubinden, welcher Daten mit hoher Geschwindigkeit vorhält.

Nachtrag vom 16. Juli 2020, 16:15 Uhr

Entgegen unserer ursprünglichen Aussage ist die AVX-512-Einheit bei Sunny Cove doch vorhanden, der Die-Shot belegt dies. Auch sei erwähnt, dass es spezielle Atom-Designs mit mehr als vier Kernen für Server gibt, beispielsweise Denverton und Snow Ridge sowie Knights Mill. Wir hatten diese bewusst weggelassen, da sich dieser Artikel primär um Mobile-Geräte dreht. Zudem haben wir die Akkulaufzeit des Lakefield-Galaxy-Book-S korrigiert, hier lag ein durch den Outdoor-Mode bedingter Fehler vor.

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 Lakefield schlägt Snapdragon 8cx
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gadthrawn 19. Jul 2020

Teufelszeug... Hatte mein 386 sx und alle Rechner die ich davor hatte nicht...

ms (Golem.de) 18. Jul 2020

Beim Programmstart werden mehr als ein Kern genutzt, allerdings physische statt...

thrust26 18. Jul 2020

Schließe mich an.

mibbio 17. Jul 2020

Nicht der Pentium 4 direkt, aber eben der darauf basierende Pentium D. "Der in 90 nm...

wurstdings 17. Jul 2020

Also von der Leistung und TDP her, würde ich sagen, dass die Tablettregion damit...



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