Intel-Tiger-Lake-Mikroarchitektur

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Tiger Lake (Mikroarchitektur)
Hersteller Intel
Herstellungsprozess 10 nm SuperFin
Sockel Mobil BGA 1449,
BGA 1787
Verkaufs-
bezeichnung 		Core-i 11. Generation
L1-Cache 80 KB pro Kern
L2-Cache 1,25 MB pro Kern
L3-Cache bis zu 24 MB
Vorgänger Comet Lake
Ice Lake
Nachfolger Rocket Lake
Alder Lake

Die Tiger-Lake-Mikroarchitektur ist der Nachfolger der Ice-Lake-Mikroarchitektur, die Vorstellung erfolgte im September 2020[1], Auslieferung erster Notebooks dieser Architektur sind in Deutschland ab November 2020[2] erfolgt.

Im Vergleich zum Vorgänger Ice-Lake kommt ein 10-nm-Herstellungsprozess zum Einsatz, der sowohl von den erreichbaren Taktfrequenzen als auch von der Energieeffizienz dem weiterhin von Intel verwendeten 14-nm++-Prozess überlegen sein soll. Intel vermarktet CPUs mit dieser Mikroarchitektur als Core-i-Prozessoren der 11. Generation.

Fertigungsprozess

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Tiger Lake wird in einem optimierten 10-nm-Prozess bei Intel gefertigt, den Intel 10-nm-SuperFin nennt. Intel hebt für diesen Prozess zwei Optimierungen hervor:

  • die Transistoren werden mit geänderter Geometrie gebaut, früher FinFET, nun SuperFinFET
  • es werden Metal-Isolator-Metal-Kapazitäten (MIM-Kapazitäten) aus neuen Materialien mit geringeren elektrischen Widerständen, aber 5-fach höherer Kapazität gebaut

Die Änderungen erlauben höhere Taktraten von aktuell bis zu 4,8 GHz und eine höhere Rechenleistung pro Watt.

Integrierte Prozessorgrafik

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Im Gegensatz zu Core-i-Prozessoren der 10. Generation (Ice-Lake- sowie Comet-Lake-Mikrorchitekturen) kommt die neue Xe-Grafik-Architektur mit 48 / 80 / 96 Compute Units zum Einsatz.

Erste Chips

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Zunächst erscheinen 2- oder 4-Kern-Prozessoren für Notebooks mit einer Die-Größe 13,49 mm × 10,70 mm, Fläche 144,34 mm² im Intel 10 nmSF Prozess, 2/4 Kerne, Xe-GPU mit 48 / 80 / 96 Compute Units. Anders als früher wird ein Modell nicht für eine feste TDP entwickelt, sondern die TDP ist abhängig vom Package einstellbar in einem von zwei Bereichen:

  1. Bereich: 7–15 Watt, kleineres BGA-UP4-Package (Nachfolger der bisherigen Y-Serie)
  2. Bereich: 12–28 Watt, größeres BGA-UP3-Package (Nachfolger der bisherigen U-Serie)
  • ein in der BGA-Package als getrenntes Chiplet eingebauter Chipsatz mit USB4- und Thunderbolt-4-Schnittstellen ist Bestandteil von Tiger Lake
  • 4 PCIe 4.0 Lanes je Kern (wie Ice Lake) sind vorhanden, werden aber derzeit im Chipsatz aus Energiespargründen nicht verwendet

Änderungen im Kern

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Der neue Kern trägt die Code-Bezeichnung Willow Cove, L2- und L3-Cache wurden gegenüber Ice Lake vergrößert:[3]

Kern Ice Lake / Sunny Cove Tiger Lake / Willow Cove
L1-Daten 048 KB/Kern 0048 KB/Kern
L1-Befehle 032 KB/Kern 0032 KB/Kern
L2 512 KB/Kern 1280 KB/Kern
L3 (Shared) 002 MB/Kern 0003 MB/Kern

Einige der ersten Serie Tiger-Lake-Modelle sind nur mit 2 MB L3-Cache ausgestattet.

  • Befehlssatz: einige neue sicherheitsrelevante Befehle wie TME (Total Memory Encryption).
  • AVX-512: Die Willow-Cove-Kerne enthalten wie Sunny Cove die AVX-512-Erweiterungen, die ursprünglich bei den Xeon-Server-CPUs eingeführt wurden.

Intel baut weitere KI-Beschleunigungsfunktionen in die Xe-Grafikeinheit der Tiger-Lake-Chips ein.

  • Arbeitsspeicher-Unterstützung: Die Kerne sind für 32 GB LPDDR4X-4266 oder 64 GB DDR4-3200 oder LPDDR5-5400 spezifiziert
    • Die LPDDR5-Arbeitsspeicher-Unterstützung ist in die ersten, im Oktober 2020 erscheinenden Notebooks nicht eingebaut, da diese Module im Entwicklungszyklus nicht rechtzeitig ausreichend am Markt verfügbar waren.
  • Die Einteilung der Chips für TDP-Bereiche anstelle einer festen TDP, wie bei der Ice-Lake-Mikroarchitektur, hat weitreichende Konsequenzen:
    • Die Laufzeiten eines Notebooks im Akkubetrieb hängt in Teilen von der eingestellten TDP ab.
    • Real erreichbare Frequenzen hängen über die TDP-Einstellung des Herstellers maßgeblich von der jeweiligen Leistungsfähigkeit des verbauten Kühlsystems ab.
    • Die Leistungswerte (Single- und Multithread-Leistungswerte) können innerhalb eines CPU-Modells aufgrund unterschiedlich konfigurierter TDP voneinander abweichen.
Eigenschaft Wert
Kerne / Threads: 4 / 8
Basis-Frequenz bei 12 W 1200 MHz
Basis-Frequenz bei 15 W 1800 MHz
Basis-Frequenz bei 28 W 3000 MHz
Turbo-Frequenz bei 1 Kern in Nutzung bei 50 W 4800 MHz
Turbo-Frequenz bei 4 Kernen in Nutzung bei 50 W 4300 MHz
Xe-Frequenz 1450 MHz

Die Abwärme von 50 Watt bei den Turbo-Frequenzen kann nur wenige Sekunden gehalten werden, da die TDP, auf die die Kühlung ausgelegt wird, erheblich niedriger ist. Dieser Frequenzwert ist zumindest bei kompakten Notebooks oft nur eingeschränkt nutzbar.

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Siehe auch

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Einzelnachweise

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  1. ↑ Florian Müssig: Intels elfte Core-i-Generation (Tiger Lake) startet. In: heise online. 15. September 2020, abgerufen am 3. Mai 2023.
  2. ↑ MSI PRESTIGE 14 EVO, Notebook mit 14 Zoll Display, Intel Core i7 Prozessor, 16 GB RAM, 512 GB SSD, Intel Iris Xe, Carbon-Grau. In: SATURN. Abgerufen am 3. Mai 2023.
  3. ↑ Ian Cutress, Andrei Frumusanu: Intel’s Tiger Lake 11th Gen Core i7-1185G7 Review and Deep Dive: Baskin’ for the Exotic. In: AnandTech. 17. September 2020, abgerufen am 27. September 2020 (englisch).
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