Intel下代酷睿深度揭秘：P+E+LPE混合架构日臻完美！功耗低得惊人

十一长假前夕，Intel在美国亚利桑那州凤凰城举办了一场Tech Tour US技术之旅活动。

这也是继以色列(晶圆厂)、马来西亚(封装厂)、中国台北(电脑展)之后，第四次此类活动。

活动期间，我们参观了位于凤凰城的Fab 42/52晶圆厂，还提前了解了下一代酷睿Ultra处理器Panther Lake、下一代至强6+处理器Clearwater Forest的架构与技术细节，现在和大家分享！

首先强调一点，Panther Lake、Clearwater Forest此次解密的仅限架构设计、技术特性，而产品型号、规格参数、性能表现将在后续正式发布的时候公开。

【Intel 18A工艺与先进封装：四季度量产】

Panther Lake、Clearwater Forest是首个采用Intel 18A工艺的量产产品，这也是在美国本土最先进的制程工艺。

Intel 18A的技术特性之前已经讲了多次，如今量产在即，再做一次简单的回顾总结。

Intel 18A标志着半导体制程工艺的一次重大突破，尤其是它首次加入了两大全新革命性技术：RibbonFET全环绕晶体管、PowerVia背部供电。

二者结合，彻底颠覆了多年来的晶体管与晶圆结构，奠定了Intel称之为“埃米时代”的基础，在密度、性能、能效等各方面都带来了显著变化。

RibbonFET其实是GAA全环绕晶体管结构的一种实现方式，台积电、三星也都有类似的技术，但具体设计各有各的特色。

RibbonFET采用4条垂直堆叠的纳米带(Nano Ribbons)结构，使得栅极能够完全包围沟道，再加上沟道结构和栅极控制的优化，相比传统FinFET立体晶体管结构，驱动电流可增强20％，晶体管开关速度可提升15％。

同时，它还能有效减少漏电现象，支持八个不同的逻辑阈值电压，芯片设计也可以更加灵活。

另外，RibbonFET还融入了Intel的诸多工艺创新，包括全新的栅极光刻工艺、功函数工程优化、短沟道效应控制等等。

PowerVia背部供电就比较好理解了，就是将传统上位于晶圆正面的供电电路，转移到背面，这可是Intel独有的，也是第一家投入量产的，台积电和三星都不具备。

多年来，晶圆设计都是将信号线(Signal)、供电线(Power)混合分布在晶体管之上，也就是晶圆的正面，但随着晶体管尺寸不断缩小，信号线、供电线布线越来越拥挤，功耗能效、信号干扰等问题越来越凸显。

PowerVia将供电层移至晶体管或者说晶圆的背面，并在每个标准单元中嵌入纳米级硅通孔(nano TSV)，从而实现了供电线与信号线的分离，晶体管的供电路径变得更加直接高效。

这么做可以大大提高供电效率，减少损耗，降低芯片整体功耗；

可以有效减少压降(IR Drop)最多达30％，提升芯片运行频率最多6％；

可以减少甚至消除信号干扰，实现更好的信号完整性；

可以提升标准单元利用率最多达10％，进一步提高晶体管密度。

当然，单纯使用背部供电，成本会显著增加，但是Intel PowerVia是一个完整方案，同时还有一系列配套优化，包括减少金属层、遮罩数量、工序步骤，以及精简正面工艺等等，使得综合成本显著低于传统正面供电工艺。

按照Intel给出的数据，同样是M0-M2金属层直接印刷EUV工艺，PowerVia加持的Intel 18A对比Intel 3，遮罩数量减少了44％，工序步骤减少了42％。

RibbonFET、PowerVia两大变革结合，使得Intel 18A对比Intel 3综合能效提升最多15％、同等性能下功耗降低最多25％、芯片密度提升30％。

当然，这些指标只是工艺层面的，落实到处理器产品层面还要结合架构、规格的变化。

对于大家非常关心的18A量产进度，Intel也给出了明确的时间表。

目前，18A早在2024年第三季度就已经投入试产，目前正在美国亚利桑那州、俄勒冈州两地的工厂积极推进，缺陷密度不断降低，计划量产时间是今年第四季度，正好和Panther Lake的发布计划相符合。

Intel还强调，18A的良品率和Intel过往15年的工艺水平基本相当，甚至更好一些。

除了先进工艺，Intel还有着丰富的先进封装技术，可以分为EMIB、Foveros两大家族，各自又衍生出了不同的版本，满足不同的封装需求。

Panther Lake就使用了2019年便已量产、久经考验的Foveros-S 2.5D封装技术，结合EMIB，将不同模块(Die)堆叠封装在一个被动无源基础模块之上，实现高效互联互通，方便灵活放大或缩小规模，而且成本可控。

【Panther Lake整体布局设计：三大版本】

接下来，我们就看看Panther Lake的整体架构设计，通过这一节你可以了解到它的概况，想深入研究每个模块单元细节的可以继续往后翻。

注意，Panther Lake是一款专门定位移动市场的处理器，包括笔记本、二合一本、迷你机、掌机等，但没有桌面版，Intel桌面的下次更新要等到后年的Nova Lake。

按照Intel的说法，Panther Lake的设计目标有三：

一是提高架构灵活性，满足更广阔的市场需求，进一步推广和普及AI PC；

二是性能的伸缩性，可满足计算、图形、AI等各种消费级负载的需求；

三是领先的能效，带来出色的每瓦特性能和续航时间。

Panther Lake在很大程度上可以视为Lunar Lake、Arrow Lake的结合体，融合了二者的众多设计和优点，尤其同时拥有前者的超高能效、后者的灵活性能。

最终，Panther Lake带来了超过50％的CPU、GPU性能提升，而且依然拥有极高的能效，做到了鱼与熊掌也可兼得，这在历史上是相当罕见的。

从这个意义上讲，Lunar Lake虽然没有直接的后继者，但是除了整合封装内存，其实很多设计都延续了下来，后边你会在Panther Lake上不断看到Lunar Lake的影子。

Lunar Lake架构的卓越无需多言，它第一次实打实地证明，x86架构也可以有极高的能效，能让笔记本拥有20小时以上的超长续航，足以媲美苹果。

Arrow Lake架构其实也很出色，性能不俗的同时能效非常好，尤其是在移动端，但是Intel最大甚至可以说唯一的失误，就是几乎原封不动把它也用在了桌面上，导致绝对性能远不如竞品，严重影响了产品和品牌的形象。

Panther Lake延续了Chiplets芯粒设计，但布局又发生了变化。

Meteor Lake、Arrow Lake都是计算、图形、SoC、IO四大模块组成，Lunar Lake简化为计算、平台控制器两部分。

Panther Lake则改成了计算、图形、平台控制器三个模块，统一封装在基础模块之上，还有一两个填料模块用于保持整体形状、压力的平衡。

计算模块自然就是各种计算引擎，主要就是CPU核心与缓存，同时还有内存控制器、NPU 5 AI引擎、Xe媒体与显示引擎、IPU 7.5图形处理引擎(也就是DSP)。

其中，CPU核心包括最多4个P核、8个E核、4个LPE核。

P核每个有自己的二级缓存，E核还是每四个一组共享二级缓存(4MB)，P核+E核组成“性能簇”，集体共享三级缓存。

LPE核单独组成“能效簇”，一如既往它和E核都是每四个一组共享二级缓存(4MB)、没有三级缓存，但是频率相对更低或者说能效更高，并拥有独立的电源管理和内存连接，放置在了一个单独的供电岛上。

Panther Lake还设计了一个单独的Home Agent(HA)，同时在性能簇、能效簇分别设计了一个Coherency Agent(CA)，从而加强不同核心的互通，保持整个系统所有核心、缓存的一致性。这俩也都是来自Lunar Lake。

除了二三级缓存，计算模块内还单独设置了内存侧缓存(MSC)。

这是从Lunar Lake上借鉴而来的，主要服务LPE核和I/O引擎，容量还是8MB，可以减少对系统内存的依赖，提升延迟与带宽，降低功耗。

MSC放置在计算模块里，所有的IP都可以高效地访问它，包括CPU、NPU、IPU、媒体与显示引擎、甚至是I/O，从而降低功耗、提升性能，有点像SLC系统缓存。

内存控制器放置在计算模块的边缘，支持两种内存，一是LPDDR5X，最高频率9600MT/s，最大容量96GB。

二是DDR5，最高频率7200MT/s，最大容量128GB。

另外，它也支持LPCAMM2内存形态，更加灵活，不像LPDDR内存那样是焊接在主板上的，可以拆卸、更换、升级。

NPU已经进化到第五代，但并没有盲目追求更高的算力，而是提高性能面积比、能效比，其中能效面积比提升了超过40％，并新增支持FP8精度。

INT8精度下，NPU 5的算力为50 TOPS，对比Arrow Lake-H上第三代的13 TOPS可谓翻天覆地，但对比Lunar Lake上第四代的48 TOPS几乎没变。

对比竞品，它和AMD Strix Point系列完全相同，远不及高通骁龙X2 Elite系列的80 TOPS。

因为在Intel看来，GPU始终都是AI运算的主要引擎，NPU只适合持续运行、追求极致能效的特定负载，不需要过高的算力。

IPU也就是DSP单元紧挨着LPE核能效簇，非常小，但变化很大，支持3个并发摄像头，基于AI的降噪、局部色调映射，基于硬件的交错式HDR，可拍摄1600万像素照片、120FPS慢动作视频，功耗也降低了1.5W。

Xe媒体与显示引擎没有和Xe GPU放在一起，而是安排在了计算模块内，同样挨着LPE能效簇，新增支持AVC(H.264)/AV1 10-bit编解码、索尼XAVC-H/HS/S编解码。

GPU核显做成了单独的一个模块，升级到最新Xe3架构，这也是该架构的首秀，领先于独立显卡。

核心数量也增加到最多12个，搭配12个光追引擎、16MB二级缓存，算力可高达120 TOPS。

相比之下，Lunar Lake、Arrow Lake GPU算力最高分别为67 TOPS、77 TOPS。

图形模块、计算模块之间，采用了第二代Fabric连接通道，两边各设置了一个D2D直连接口，确保彼此的高速低延迟连接，以及全系统的一致性。

这部分，同样继承自Lunar Lake。

Panther Lake设计了三种不同芯片，CPU、GPU、内存、PCIe各不相同，各个模块的外观尺寸也不一样，但它们共享同样的封装与接口。

工艺方面，计算模块全都是Intel 18A，平台控制器模块都是台积电N6，图形模块则是Intel 3、台积电N3E两种混用，都放置在Intel自家制造的基础模块上。

Intel表示，每个模块采用何种工艺，是基于性能、能效、成本、量产进度、团队安排等多方面的综合考虑，会根据产品需求，灵活选择合适的代工服务和具体制程。

第一种，CPU 8核心，包括4P+4LPE，类似Lunar Lake，GPU 4核心，内存支持LPDDR5X-6800、DDR5-6400，PCIe扩展支持8条4.0、4条5.0。

注意它只有一个填充模块，因为图形模块和计算模块正好等宽，平台控制器模块和计算模块则正好等长。

第二种，CPU是满血的16核心，包括4P+8E＋4LPE，也就是多了8个E核，GPU还是4核心，内存支持提高到LPDDR5X-8533、DDR5-7200，PCIe扩展增强为8条4.0、12条5.0。

它有两个填充模块，因为计算模块加长了很多，平台控制器模块也加长了但还是没赶上计算模块，只能再加一条填充模块。

相比其他两个版本，它支持更多PCIe 5.0通道，适合搭配独立显卡和更多的SSD。

第三种，CPU还是16核心，GPU也是满血的12核心，内存支持一方面继续提高到LPDDR5X-9600，一方面丢弃了DDR5，PCIe扩展支持又回到了8条4.0、4条5.0。

它也是两个填充模块，GPU旁边的因为图形模块的骤然增大而随之变大了很多，而计算模块旁边的因为平台控制器模块的缩小而变大了不少。

可以看出，二、三种的计算模块相同，一、二种的图形模块相同，一、三种的平台控制器模块相同。

这就是Chiplets设计的好处之一，可以灵活搭配不同模块，组成不同的产品。

三种不同芯片里，NPU、IPU、Xe媒体与显示引擎、无线连接性都是完全一样的，没有区别。

至于为何内存频率乃至类型都不一样，PCIe扩展也不尽相同，这是Intel结合市场定位与目标用户而设计的。

另外，个人感觉Intel不应该把最强的12核心核显仅限于搭配16核心CPU，中低端也可以有一些。

当然，它们都是芯片层面的设计，SKU型号的区别又不一样，不同OEM也可能会单独定制，比如更高的内存频率等等。

【P/E核架构解析：小核、超小核的雄起】

12代酷睿以来，Intel处理器一直坚持P+E核的异构混合架构设计，俗称大小核。

很多用户对此颇有微词，坦白来说，大小核在诞生初期确实也存在不少问题，其中之一就是E核性能偏弱。

但是多次迭代升级之后，E核早已不再是弱鸡，可以更灵活地承担更多的计算任务，贡献甚至超过了之前的虚拟超线程，这也是超线程取消的原因之一，等于让E核承担超线程的责任。

另外，LPE核也在最近几代成为标配，从开始的毫无存在感，到如今已经成为主力，完全可以独立应付日常多任务负载。

当然，线程调度管理也日益成熟起来，多种核心的调度分配越来越得心应手，尤其这一代又发生了很大变化，堪称一次飞跃！

可以说，经过多年发展，Intel的大小核战略终于初见成效，P核提升单线程性能和吞吐量，E核提升多线程性能和多任务并行能力，LPE核提升能效，彼此灵活搭配，用在笔记本上可以秒杀AMD，只是说实话，它并不太适合桌面领域，Intel不太应该强硬全面推广。

P、E、LPE核进化史，特别注意Lunar Lake。

当时官方称Lunar Lake由P核、E核组成，但现在修订为P核、LPE核的组合，从而让LPE核一直都在，E核则出现了一次缺席。

如何却分E核、LPE核？除了相对频率高低，更关键的是看三级缓存，E核和P核共享一组三级缓存，LPE则没有三级缓存。

另外，最早的Meteor Lake、最新的Panther Lake都是E核、LPE核采用相同架构，Arrow Lake则是唯一一次E核、LPE架构不同。

Panther Lake再次同时升级了P核、E核架构，代号分别为Cougar Cove、Darkmont，继续在保持高能效的同时提升性能，尤其是优化提升IPC。

同时，新架构都针对18A工艺做了针对性的设计和优化。

虽然说Intel如今的架构基本都和工艺实现了完全解耦，但仍然需要相应的优化才能将二者更好地结合在一起，对于提高性能、能效和良品率都有莫大好处，尤其是18A变化太大，首次引入了RibbonFET、PowerVia。

Cougar Cove P核的架构设计细节没有过多展开，只介绍了一些大概，包括优化PPA(性能功耗与面积)、增强分支预测、更宽调度(横跨分配/重命名/退休单元)、18个执行端口、升级TLB容量达50％、VEC/INT分离乱序执行引擎、AI电源管理、16.67MHz精细频率调节、内存消歧等等。

每个核心具备192KB一级指令缓存、48KB一级数据缓存、最多3MB二级缓存。

分支预测这个大家应该都不陌生了，是影响现代处理器性能的两大关键因素之一(另一个是缓存)，是任何一次架构升级都要重点改进的地方，简单讲就是判断程序分支的进行方向。

显然，它的精度和准确率越高，整体的执行效率就越高，性能和能效自然也就越高。

Panther Lake的分支预测单元(BPU)很大程度上还是借鉴了Lunar Lake上的高效设计，并继续深入优化，精度、容量、效率、延迟全面增强。

所谓内存消歧，指的是访存指令数据依赖性是基于内存地址的，在重命名阶段无法确定，只有计算出地址之后才可以确定依赖关系，分为推测性、非推测性，这种机制可以让性能更加可靠。

值得一提的是，16.67MHz频率精度，这个来自于Arrow Lake。

另外，PPT上提到最大18MB共享三级缓存，应该指的是P核、E核集体共享的容量，毕竟二者不分家，也就是这代三级缓存最大就是18MB。

Arrow Lake-H上虽然有24MB，但是有6个P核，所以平均下来这代还是多了一点。

Darkmont E核因为也用在新一代至强Clearwater Forest的上边，所以介绍得很详细，正好也非常有必要让大家多了解了解E/LPE核，它们绝非累赘。

总的来说，这次E核的主要变化包括增强分支预测(寻找指令更迅速)、增强深度队列(并行更好)、增大二级缓存带宽(每时钟周期128字节)、动态预取器控制(不同负载的响应能力更好)、微代码性能提升(支持更多指令)、内存消歧、26个分派端口、AI吞吐量提升，等等。

在前端，Darkmont的主要变化有：更大的64KB一级指令缓存、更宽更深更精准的分支预测、提升50％的指令带宽(3×32-bit)、9宽度的乱序解码器(3×3)。

乱序执行引擎模块，具备8个宽度的分配与16个宽度的退休单元(增加33％)、416个入口的乱序窗口(增加62.5％)，以及多达26个执行端口(增加53％)。

执行引擎部分，标量引擎具备8个整数ALU计算单元(增加100％)、3个载入与4个存储AGU端口、3个跳转端口、2个整数存储数据端口。

矢量引擎具备4个矢量与浮点ALU单元(增加100％)、2个矢量与浮点存储数据端口、4个矢量与浮点堆栈。

缓存子系统，二级缓存的缓存带宽从每时钟周期64B翻番为128B，具备3个载入与2个存储单元，而更深的存储与载入缓冲允许128个二级缓存未命中，还有更高级的预取器。

对比Meteor Lake/Arrow Lake里使用的Crestmont，这一代小核的变化可谓全方位的，从前到后整个架构都进行了全面增强。

当然，这里没有对比Lunar Lake里的Skymont，但同样有着全方位的进步。

另外，从这张图上可以清晰地看出，Lunar Lake、Arrow Lake与Panther Lake之间的CPU核心进化关系，这也是前边说Panther Lake是二者合体的原因之一。

基于全新的P核、E核架构，Panther Lake的单线程性能对比Lunar Lake、Arrow Lake有了最多10％的提升，但类似性能下的功耗骤然降低了最多40％，能效之高可见一斑。

多线程方面，Panther Lake对比Lunar Lake，类似功耗下的性能高了最多50％。

Panther Lake对比Arrow Lake，类似性能下的功耗又低了最多30％。

Intel还特别声称，这一代Darkmont E核的性能，相当于13代酷睿Raptor Cove P核在低功耗下的水准，可以用更低的功耗达成同样的性能，因此无论性能还是能效都强得可怕。

所以在下一节你将会看到，LPE都将承担起更多的责任，直接搞定日常多任务负载，更别提E核了。

【线程调度器飞跃：LPE核不再打酱油而是主力】

12代酷睿引入P+E异构混合架构的同时，Intel就在硬件层面设计了线程调度器机制(Intel Thread Director/ITD)，配合操作系统，调度不同核心执行不同负载。

简单来说，ITD会自动识别不同的进程和负载，并对它们进行归类，包括谁更适合运行在哪种核心上、谁的优先级更高等等，基于此制作成一份反馈表，交给操作系统调度器，由其调用不同核心执行不同操作。

显然，这套机制的关键在于识别与分类的精准，保证不同核心分配到最适合自己执行的负载，而且一切都得在电光火石之间完成。

处理器硬件与核心架构不断进化的同时，ITD也在持续改进升级，让调度精度与效率越来越高。

Panther Lake上又完成了一次飞跃，针对更广泛的应用场景，进一步优化和增强了智能线程调度，包括优化分类模型、改进电源管理输入、扩展繁忙场景覆盖范围、同步跨P/E/LPE核执行等，另外还设置了一个操作系统隔离区，将需要能效、计算、混合等不同负载分区域处理。

IDT对于不同类型核心的调度使用也在不断优化。

Raptor Lake 13/14代酷睿还是单芯片，只有P/E核，负载与核心调度相对简单粗暴，就是高负载给P核，低负载给E核，并在二者之间周期性转移线程。

Meteor Lake增加了LPE核，位于单独的SoC模块内，负载调度首先考虑它，不够了再转移到计算模块的E核、P核，但是首次出现的LPE核参与执行的机会并不是很多，而且涉及到跨模块调度，延迟容易偏高。

Lunar Lake只有LPE、P两种核心，跨度有点大，但好处是放在了一个模块内。

Arrow Lake虽然有LPE、E、P三种核心，而且位于同一模块内，但是LPE核只有两个，难堪大任。

Panther Lake可以说是集前代之长，三种核心置于同一模块，而且有四个LPE核，足够承担日常多任务负载，一般办公、娱乐用它就足够了，不够用了再一次调度E核、P核，而如果遇到高强度负载，比如生产力创作、基准测试，则可以直接上P核。

比如视频会议、上网、Office办公、视频直播、简单创作等日常轻度负载，包括多任务并行，可以全权交给4个LPE核搞定，E核、P核几乎完全休眠，只是偶尔可能会被短暂唤醒。

这是因为如今的LPE核经过架构升级，性能已经足够强大，可以说相当于低功耗模式的P核，四个LPE核对付多个低负载是绰绰有余的。

这种情况下，Panther Lake的整机功耗甚至可以比Lunar Lake还要低！

Procyon Office生产力创作这类对于LPE核压力稍大但不会过大的负载，依然会尽可能交给LPE核执行，但可能会有一个LPE核持续工作。

一旦超出了LPE核全力承受的极限，就会尝试E核，一旦E核也不足以应付，或者需要太多E核同时工作，就会直接调动一个P核，但一般也只有一个，并保持持续输出，其他P核和全部E核、LPE核则基本转入休息。

总之原则就是：能用小的不用大的，能用少的不用多的。

CineBench 2024多线程测试，这种需要调动每一个核心全部能力极限测试，自然就会全力开动，所有核心满血输出。

对于游戏来说就复杂一点了，因为不同的游戏，所需要的CPU、GPU资源可能截然不同。

比如《控制》这种，GPU显卡很容易成为瓶颈的，如果按照一般调度原则，会让所有核心参与其中，而且一个或多个P核会持续工作，显然造成浪费。

经过优化增强后，这类负载中就直接让最弱的LPE核全部休息，主要调动最强大的P核以保证性能，并尽量调用E核以尽可能降低功耗，甚至在特定阶段可以只让一个P核持续工作，其他P+E核尽量休息，兼顾能效。

当然，多核心的调度绝不是处理器自己的工作，不但需要操作系统的配合，还要考虑电源管理机制、OEM定制工作模式、平台软件等多重因素。

比如OEM伙伴可以选择将能效比发挥到极致，也可以选择能效曲线上最合适的点，从而满足特定的产品，就像轻薄本、创作本、游戏本的需要显然是截然不同。

好消息是，Panther Lake并不是必须搭配最新版Windows 11，因为IDT的工作是在层面，操作系统只需要配合就行了。

另外很关键的一点就是Windows系统的电源计划，这个对于异构混合架构的发挥也至关重要。

传统的Windows电源计划只有简单粗暴的高性能、平衡、节能几个档位，都是固定的、静态的，而且需要手动选择切换。

现在，Intel带来了“智能体验优化器”(Intelligent Experience Optimizer)。

它可以由系统软件开启，在平衡模式下进行智能自动切换，按照系统运行需要或者偏性发挥更高性能，或者偏向发挥更高能效、更低功耗，期间完全不需要手动干预。

【GPU核显：Xe3架构首秀 迎来多帧生成】

Intel Xe一直坚持独显、核显两条腿走路，而且核显还走到了独显的前头，比如Lunar Lake率先集成了第二代Battlemage Xe2架构，锐炫B580/B570之后才跟上。

Panther Lake则率先集成了新一代Celestial Xe3架构，不过命名上却划归锐炫B系列。

至于新架构独显，还不知道什么时候发布的下一代锐炫C系列才会跟上，但从路线图上看独显版Xe3架构将会叫做Xe3P，应该是代表性能更强。

核显版Xe3主要是增强了架构灵活性，并在性能上进行了深度优化，包括第三代Xe核心、增强光追单元、提升XVE矢量引擎利用率、增强图形固定功能，等等。

Xe核心的基本内部结构完全没变，还是包含8个512-bit XVE矢量引擎、8个2048-bit XMX AI加速引擎，不过两种引擎都做了增强，共享一级缓存容量也增大了1/3，来到342KB。

XVE矢量引擎的线程增加了最多25％，新增支持可变寄存器分配、FP8量化，同时继续支持SIMD16原生ALU逻辑计算、3路并发、拓展数学与FP4。

XMX引擎继续提升性能，每时钟周期操作数分别提高到TF32 1024、FP16/BF16 2048、INT8 4096、INT4/INT2 8192，整体算力提高到了最多120TOPS，但不支持FP4。

光追单元变化不是很大，支持异步光追的动态光线管理。

图形固定功能方面，支持URB管理器，AF各向异性过滤行提升2倍，模板测试速率提升2倍。

同样频率下，Xe3的诸多微架构理论指标都有了长足的进步，比如色彩混合+10％、GEMM +50％、FP32/INT32 +50％、光线与三角形交互+1倍、16x AF sRGB +1倍、网格渲染+1.4倍、离散读取+1.7倍、高寄存器压力着色器+2.1倍、深度写入+6.4倍。

当然，这些都是纯理论性能指标，不代表实际渲染性能，但也可以看出Xe3作为一次小改，仍有着显著的提升。

反映到实际性能上，Intel官方宣称Panther Lake Xe3对比Lunar Lake Xe2的性能可提升超过50％，当然功耗也高得多。

对比Arrow Lake Xe则将能效提升了超过40％，只需要少得多的功耗，就能达成后者的峰值性能。

Xe3的基本组成单元还是渲染切片(Render Slice)，不过增大了规模，每一组从4个Xe核心、4个光追单元加强为6个Xe核心、6个光追单元。

Panther Lake的核显有两种版本，一种是4个Xe核心，搭配8/16核心CPU，但不清楚是6核心精简下来的，还是原生4核心，如果后者和Xe2架构的就一样了。

它有32个XMX引擎(大致相当于传统32个传统流处理器)、32个XVE引擎、4个光追单元、1条几何流水线、4个采样器、2个像素后端、4MB三级缓存。

另一种是12个Xe核心，搭配16核心CPU，但规格上不是4核心版本简单乘4，而是重新配置过的，包括96个XMX引擎、96个XVE引擎、12个光追单元、2条几何流水线、12个采样器、4个像素后端、16MB二级缓存。

大缓存可以显著降低GPU与CPU之间的互连拥堵问题，实际游戏中最多可节省达36％。

此外，Xe3架构还带来了一项重磅技术，XeSS3 MFG多帧生成，甚至AMD都还没有做到这一点！

它和NVIDIA DLSS 4的多帧生成类似，也是提取已有帧画面中的运动矢量、深度信息，利用XMX引擎的AI处理能力，结合光流、运动矢量信息进行混合重建，生成新的帧画面。

它也是一帧可生成最多四帧，能将帧率提升4倍左右，并且可以在驱动中选择强制2x、3x、4x帧生成，或者由游戏控制。

结合XeSS SR超分技术，它同样能让画面中15/16的像素都是AI生成的，而非原生渲染的。

凡是已经支持XeSS2 FG帧生成的游戏，都可以直接支持XeSS3 MFG多帧生成，无需单独适配。

至于多帧生成能否适配老显卡，暂未可知。

当然，帧生成、多帧生成都必须配合XeSS LL低延迟技术，要么同时打开，要么同时关闭，从而降低帧生成后的高延迟。

XeSS LL低延迟也有两种实现方式，一是游戏内置原生支持，效果最好，二是通过驱动强制打开，不算完美但总比没有强。

有趣的是，Intel还开发了一个小软件，可以分别显示原生渲染帧率、多帧生成帧率，可以看到确实做到了4倍提升。

【NPU 5：不盲目追求高算力 更在意高效率】

NPU的历史不算长，但在各家的AI战略中，它都是非常关键的一环，和CPU、GPU共同组成AI计算矩阵，各有各的长处。

无论是Intel、AMD，还是高通、联发科乃至苹果，都是这么做的。

Intel一直坚持XPU策略，CPU、GPU、NPU都要利用起来，各司其职。

NPU的优势是超高能效，适合持续运行特定负载，尤其是后台负载，比如视频会议效果、游戏助手、AI助手等。

CPU的优势是快速响应，适合对响应速度要求很高、但负载不是很重的负载，比如语音转文字。

GPU的优势是算力强、带宽高，适合对性能需求极高的繁重负载，包括游戏、内容创作等。

根据Intel的观察，目前的AI负载中，主要跑GPU能占到超过60％，NPU利用率正在快速提升已经超过20％，CPU则有10％以上。

当然，CPU、GPU、NPU三者也不是彼此隔离的，同样一个AI应用，可以将不同负载分配给不同引擎，达到尽可能高的性能和效率。

Lunar Lake上搭载的NPU是第四代(Arrow Lake第三代)，具备6个神经计算引擎、12个增强SHAVE DSP、优化的MAC阵列，最大算力48 TOPS。

Panther Lake NPU升级到了第五代，架构方面没有太大变化，最大变化就是将每一组MAC阵列的规模直接扩大一倍，同时减少了前后端的诸多单元，使之更加高效。

可以理解为将原来的两组MAC合并，共享前后端单元。

这样一来，NPU 5 NCE(神经计算引擎)的数量从6个变成3个，SHAVE DSP、推理流水线、数据转换单元、激活函数单元、载入存储单元等等随之全部减半，但是MAC阵列大大增强到了12K。

另外还有256KB二级缓存、4.5MB便签内存(SPM)用于存储占用部分地址空间的数据或指令。

Panther Lake NPU的算力最高为50 TOPS，相比Lunar Lake上的48 TOPS几乎没有增长，持平AMD，远低于骁龙X2 Elite系列的80 TOPS。

不过可以看到，Panther Lake NPU的面积比Lunar Lake上缩小了很多，单位面积的算力能是猛增了超过40％。

正是Intel NPU的发展思路，不盲目追求高算力，因为GPU才是最适合跑高算力负载的，NPU的优势就是高能效，在尽可能小的面积、尽可能低的功耗下发挥适合的算力，才是最适合NPU的做法。

硬件变化的同时，NPU 5也针对最新AI负载做了优化适配，比如新增加了原生FP8数据格式，包括E4M3和E5M2两种格式。

FP8相比于FP16虽然牺牲了一些精度，但是可以大大减少内存/显存占用，吞吐量、能效也都高了一倍。

INT8/FP8都支持16×16×16矩阵计算，每时钟周期均为4096 MAC，FP16则是16×16×8计算和2048 MAC。

格式转换单元增强后，针对原生FP32后期处理流水线做了架构上的重构，广泛支持FP32、FP16、BF16、FP8、INT8、INT4。

至于NVIDIA力推的FP4，Intel表示会保持观察，视需要而定，毕竟它还远不是行业标准，各有各的实现方式(NVIDIA的就直接叫做NVFP4)。

事实上，FP8也还没有成为IEEE754组织行业标准，但是Intel强调对它的支持与行业主流基本对比，对比NVIDIA支持的FP8差别很细微，并且推理前可以直接转换，对实际应用和性能表现基本没有影响。

Panther Lake三大AI引擎的总算力最高为180 TOPS，其中GPU最强达120 TOPS，NPU次之为50 TOPS，CPU最弱为10 TOPS。

这种算力分布，是非常符合它们各自的负载应用需求的。

【IPU 7.5：摄像头的好搭档】

IPU，即“图像处理器”，很多人可能会感到陌生，但说起ISP(图像信号处理器)，应该就都很熟悉了。

IPU其实就是Intel单独给ISP取得一个名字，使之也属于某种XPU。

IPU或者说ISP最核心的作用之一就是处理来自摄像头、麦克风的图像信息，包括曝光、白平衡、对焦等，用在笔记本上最主要的应用场景就是视频会议。

作为一种集成式ISP，IPU不需要本地独立缓存、微控制器，可以不受限制地进行更高级时域的处理，直接访问CPU、GPU、NPU这些计算引擎，而且可编程。

虽然国人在视频会议中不太喜欢开摄像头，但欧美截然相反，尤其是疫情后，居家远程办公的比例一直很高，视频会议就成了刚需场景。

数据显示，22％的美国人居家远程办公，75％的美国公司经常开视频会议，每人每年花在视频会议上的时间可能长达50天。

同时，视觉处理也是智能边缘时代的关键任务，包括无人智能化场景、安全监控、工业化、汽车驾驶等。

Intel IPU一直都很低调，但是已经有十多年历史，Panther Lake上已经是7.5代，主要变化有三点：

一是支持交错式HDR(sHDR)。

基于硬件加速，结合长短双曝光，可获得更清晰、更真实、色彩更逼真的视频画面，最高支持4K分辨率，还能节省最多1.5W的功耗。

二是支持基于AI的降噪。

可改进暗光环境下的图像与视频质量，与CPU/NPU联合，提升帧率和锐度，让画面更干净，最高支持500万像素摄像头。

三是支持基于AI的本地色调映射。

还是改进暗光画质，包括更好的对比度、消除光晕效果、消除色彩鬼影等等。

另外，IPU 7.5还支持三摄像头并发，支持1600万像素拍照与ZSL(零快门延迟)。

如果你的笔记本摄像头不是很好，IPU 7.5还是挺有帮助的。

【连接：Wi-Fi 7 R2与蓝牙6.0】

从改变时代的迅驰笔记本开始，Intel就一直非常重视无线连接，并且始终处于遥遥领先的地位。

Panther Lake率先支持最新的Wi-Fi 7 R2标准规范，相比初版Wi-Fi 7重点提升了网络性能、可靠性和能效，包括多连接重配置、受限TWT(目标唤醒时间)、单链接eMLSR(增强多连接单射频)、P2P通道协调、MIMO增强、混合自动重复请求(HARQ)、低延迟操作等。

可惜，Wi-Fi 7 R2中的很多新特性，都需要用到6GHz通道，与国内无缘。

Panther Lake还支持全新的蓝牙6.0，已经发布一年多了，支持蓝牙信道探测、基于决策的广播过滤、监视广播设备、ISOAL(等时适配层)增强、LL扩展功能组、帧间隔更新等新特性，还有更好的蓝牙LE音频，比如Auracast广播能力。

软件层面，Intel还带来了高级蓝牙监视、双向QoS管理、AI感知QoS等。

最后，一图看懂Panther Lake的新变化和提升！