現(xiàn)在，挑戰(zhàn)即將來臨，AMD準(zhǔn)備祭出的Zen架構(gòu)貌似具有巨幅的性能提升，加上AMD原本具有的圖形性能優(yōu)勢，Intel不可避免感受到新一輪大戰(zhàn)來臨的氣息。同時，無論是蘋果還是聯(lián)想、HP、戴爾這些PC廠商，它們的產(chǎn)品線都到了更新?lián)Q代的關(guān)口。Intel第七代Core架構(gòu)“KabyLake”也因此備受矚目，它也是我們接下來要分析的對象。

　   Kaby Lake的14納米+工藝

　　我們知道，Intel的Tick-Tock工藝、架構(gòu)兩步走策略已經(jīng)實施很多年了，過去按照第一年更新架構(gòu)，次年就同架構(gòu)升級制造工藝，接下來一年再更新架構(gòu)，如此交替穩(wěn)步進(jìn)行。這種方式很穩(wěn)妥，保證了工藝良率，產(chǎn)品性能也能夠持續(xù)地提升。

▲14納米+的Kaby Lake晶圓

　　▲Kaby Lake的芯片核心布局圖，集成了CPU、圖形核心、內(nèi)存控制器以及I/O功能。

　　14納米+工藝：更好的晶體管性能

　　但是到了14納米階段，Tick-Tock模式就出現(xiàn)問題了，本來在今年，Intel就應(yīng)該切換到10納米階段，這個過程顯然不太順利。Intel仍然需要依靠成熟的14納米工藝來解決問題，為此，Intel將產(chǎn)品線更新?lián)Q代分為工藝、架構(gòu)、優(yōu)化三步走的方案，更新周期從過去的24個月延長到36個月，這就意味著性能提升的腳步不可避免變得更慢，Intel也必須在優(yōu)化工作上下更多的工夫。

　　CPU架構(gòu)部分，Kaby Lake繼承了Sky Lake核心、也就是第六代Core架構(gòu)，所以光從IC設(shè)計角度來看，Kabylake的CPU性能實際上是止步不前的。唯一不同之處在于，Intel對14納米工藝進(jìn)行改良升級、號稱14納米+，新工藝擁有更好的晶體管性能。Kaby Lake的晶體管性能比前代產(chǎn)品提升了將近12%，這給它帶來了更出色的能效表現(xiàn)。

▲Kaby Lake與前幾代Core架構(gòu)的能耗對比。

　　再來看看Intel給出的對比表，如果以2010年的第一代Core架構(gòu)為參照物，當(dāng)時能耗最低的移動處理器功耗為18瓦，到了第四代架構(gòu)時，功耗降低到11.5瓦，能效提升高3.5倍;而到第六代Core，能耗進(jìn)一步降低到4.5瓦，能效提高了整整八倍!那到了現(xiàn)在的kaby lake，雖然最低能耗保持在4.5瓦，但性能提升顯著，能效比的提升幅度達(dá)到了10倍!也就是相對于現(xiàn)在的第六代Core，Kaby lake的能源效率提升了20%。

       增強(qiáng)的Speed Shift技術(shù)：加快響應(yīng)速度

　　在第六代Core架構(gòu)中，Intel引入了一項名為“Speed Shift”的電源管理技術(shù)，它主要改進(jìn)了系統(tǒng)的突發(fā)響應(yīng)時間。Intel過去一直采用SpeedStep移動電源管理技術(shù)，配合操作系統(tǒng)，可以根據(jù)工作負(fù)載的不同、動態(tài)地調(diào)節(jié)處理器的工作頻率和能耗，從而達(dá)到節(jié)能的目的。但這項技術(shù)的缺點(diǎn)是必須經(jīng)過操作系統(tǒng)，頻率的切換速度較慢、最快也得30毫秒。Speed Shift技術(shù)很好地解決了這個問題，它繞過了操作系統(tǒng)、讓處理器能夠直接與電源控制單元溝通，并將所有電源狀態(tài)都開放給操作系統(tǒng)，三者配合之下，SpeedShift平臺最快可以在1毫秒的時間內(nèi)完成狀態(tài)切換。

▲Speed Shift帶來更快的頻率切換響應(yīng)。

　　不過，第六代Core架構(gòu)的SpeedShift只針對原先的節(jié)能機(jī)制，Intel還有一項睿頻(turbo boost )技術(shù)，它的邏輯剛好與SpeedStep相反——睿頻可以在CPU面對高負(fù)載應(yīng)用下將運(yùn)行頻率提高數(shù)百個MHz，達(dá)到加速運(yùn)行的目的。不過第六代Core的睿頻切換延遲需要接近100毫秒，而現(xiàn)在Kaby Lake平臺也對此作出改進(jìn)，新一代SpeedShift技術(shù)可以讓睿頻狀態(tài)的加速延遲降低到5毫秒。

　　要說明的是，是否開啟Speed Shift，CPU的性能基準(zhǔn)都是一樣的，它的功能在于能夠大大提高不同負(fù)載的切換速度，從而將性能效率提升最多20%。

　　更高頻率帶來顯著性能提升

　　體現(xiàn)在最終產(chǎn)品上，就是Kaby Lake可以在同等功耗時工作在更高的頻率上，比如同樣為15W功耗，Kaby Lake核心的Core i7 7500U的頻率為2.7GHz，睿頻最高到3.5GHz;而現(xiàn)有的Core i7 6500U頻率只有2.5GHz，睿頻最高只有3.1GHz，差距還是比較明顯的。在體現(xiàn)商用性能的Sysmark 2014評測軟件中，7500U的性能比6500U高出12%左右;在Web性能的WebXPRT 2015的評測軟件中，7500u的性能提升達(dá)19%。不過最大幅度的提升還是WinRAR壓縮解壓應(yīng)用，7500U的優(yōu)勢擴(kuò)大到28%，這主要得益于睿頻時額外增加的400MHz頻率提升。

▲Kaby Lake 核心的Core i7 7500U與上一代6500U的性能對比。

　　Kaby Lake的GPU部分

　　kaby Lake的GPU核心同樣繼承上一代產(chǎn)品，在Intel的體系中仍屬于第九代架構(gòu)，圖形核心依然由EU單元構(gòu)成，內(nèi)部設(shè)計沒有什么變動。根據(jù)處理器版本不同，Kaby Lake的GPU也分為GT2、GT4等多種配置，性能最高的GT4包括72個EU執(zhí)行單元，GT2為24個執(zhí)行單元，數(shù)量與第六代Core相同，不同的地方在于Intel提升了eDRAM 四級緩存的配置——比如最高性能版本可以集成256MB的eDRAM四級緩存，而現(xiàn)有第六代核心最高只能到128MB。

　　在沒有明顯改動EU單元內(nèi)部設(shè)計、提高EU數(shù)量的情況下，指望Kaby Lake的圖形性能有大幅度提升是不現(xiàn)實的，這對于用戶來說多少會有些遺憾。但I(xiàn)ntel的問題在于，如果AMD的Zen架構(gòu)能夠按期在2017年發(fā)布，那么Zen架構(gòu)有望在處理器性能方面趕上Intel，而圖形性能又是AMD的強(qiáng)項。所以對Intel來說，Kaby Lake一如既往的圖形性能會有一些麻煩，至少用戶對它們會很不感冒。

　　值得慶幸的是，Kaby Lake在視頻性能方面獲得大幅度的增強(qiáng)，Intel為它加入了增強(qiáng)的視頻引擎，它包括MFX(Multi-Format Codex ，多媒體解碼器)和VQE(Video Quality Engine ，視頻質(zhì)量引擎)兩個部分。

　　MFX單元與VQE引擎

　　MFX是一個增強(qiáng)的解碼器單元，它增加了10bit HEVC和8/10bit VP9格式的編碼器和解碼器。其中，HEVC是一套先進(jìn)的視頻格式標(biāo)準(zhǔn)，它可以讓1080P視頻內(nèi)容的壓縮效率提高50%左右。這項優(yōu)勢讓它被認(rèn)為是H.264、MPEG-4的最佳代替者，能夠滿足4K、8K視頻時代的內(nèi)容壓縮要求。不過，HEVC也因此具備更高的算法復(fù)雜度，對硬件要求要比H.264高得多，之前Intel的核顯只提供到8bit的HEVC硬加密能力，面對10bit HEVC內(nèi)容時仍只能依靠CPU低效地完成。而在Kaby Lake架構(gòu)中，新加入的MFX單元將讓觀看4K HEVC高清內(nèi)容變得輕松自如。

　　VP9則是Google開發(fā)的視頻格式，它是一套開放的壓縮標(biāo)準(zhǔn)，可以提供比H.264更好的圖像質(zhì)量、同時碼率卻只有它的一半左右。這次Kaby Lake納入了VP9的編解碼功能，支持8bit的硬編碼和8bit/10bit的解碼，可以讓Kaby Lake平臺在在線視頻應(yīng)用中具有顯著的性能提升。

       除了這兩項重要改進(jìn)外，Kaby Lake的MFX單元還改善了無線顯示時的畫面質(zhì)量，也提升了現(xiàn)行H.264/MPEG-4 AVC編解碼的性能。

▲MFX、VQE的詳細(xì)改進(jìn)點(diǎn)

　　VQE引擎則在第四代Core架構(gòu)時開始引入，現(xiàn)在它有了新功能：具有更寬的色域，并且在高動態(tài)范圍和標(biāo)準(zhǔn)動態(tài)范圍下都能獲得應(yīng)用。為了實現(xiàn)這一點(diǎn)，Intel對VQE引擎作了進(jìn)一步改進(jìn)，包括反交錯、降低噪音、色彩增強(qiáng)、色彩校正等等。同時，新一代VQE還擁有更好的能效表現(xiàn)：在實現(xiàn)寬色域和HDR支持時，它只需要消耗40-50毫瓦的能源，讓它在播放4K內(nèi)容時，能夠提供更好的畫面觀賞效果，同時不需擔(dān)心設(shè)備發(fā)熱會顯著上升。

▲Kaby Lake獲得增強(qiáng)的MFX/VQE媒體引擎。

　　實際性能增強(qiáng)

　　KabyLake的上述改進(jìn)，讓它得以勝任4K時代的現(xiàn)實需求。用數(shù)據(jù)能更直觀地看出這一點(diǎn)。

　　KabyLake平臺，可以支持最多8組4Kp/30(4K逐行、30幀速率)的超高清視頻同時播放;或者是流暢地播放4Kp/60(4K逐行、60幀速率)的高質(zhì)量視頻，此時視頻的流速達(dá)到120Mbps，這意味著Kaby Lake的媒體引擎要在一秒內(nèi)完成120Mbit數(shù)據(jù)的實時解碼，運(yùn)算力相當(dāng)強(qiáng)大。而它的能源效率也非?？捎^：功耗只有4.5W的Y系列處理器，就可以完成HEVC格式的4Kp/30視頻的實時編碼，也就是像Macbook這樣的超輕薄小本，都可以很好完成這類繁重的視頻創(chuàng)建任務(wù)。

　　那么對終端用戶來說，換用新平臺和沿用現(xiàn)行的第六代平臺，又能帶來多少實際的好處呢?首先一個最明顯的好處就是降低了能耗。Intel采用《鋼鐵之淚(Tears of Steel)》的開源電影短片來展示兩代平臺的差異，視頻基于10bit HEVC格式、4K清晰度，在現(xiàn)行的Core i7-6500U平臺中，視頻播放是依靠GPU和CPU一起混合解碼的，此時CPU占用率要達(dá)到50%左右，而CPU/GPU的整體能耗達(dá)到10.2瓦。另一套Kaby Lake架構(gòu)的對比平臺則采用對應(yīng)的Core i7-7500U處理器，由于它可以完全由CPU進(jìn)行硬解碼，CPU/GPU的功耗只有驚人的0.5瓦—這也意味著足足具有20倍的能源效率提升，而播放本地4K視頻時的電池續(xù)航時間也因此可以提升2.6倍之多!

▲在4K HEVC 10bit內(nèi)容解碼時，Kaby Lake平臺展現(xiàn)出強(qiáng)大的能耗優(yōu)勢。

　　如果應(yīng)用的對象換為在線視頻、結(jié)果會如何呢?對比的上述兩個平臺都用Chrome瀏覽器來播放Youtube上的4K VP9格式視頻，其中 Core i7-6500U在CPU/GPU部分用了5.8瓦能源，而Core i7-7500U只用了0.8瓦，能耗降低了7倍!換算過來，在播放Youtube的4K視頻時，KabyLake平臺可以獲得1.75倍的額外電池續(xù)航時間。目前基于Corei7-6500U的筆記本電腦，在播放這類4K視頻時一般具有4小時左右的續(xù)航力，那么按此推算、Core i7-7500U平臺就能達(dá)到7小時左右。不僅如此，Kaby Lake提供的性能冗余也讓它為未來做好了準(zhǔn)備，比如它可以勝任360度的4K內(nèi)容、也就是沉浸式的4K VR應(yīng)用，而當(dāng)前的第六代Core平臺無法滿足這一點(diǎn)。

▲Kaby Lake與第六代Core架構(gòu)在視頻方面的功能對比。

       Kaby Lake的產(chǎn)品線分布

　　與前次升級一樣，KabyLake擁有一個完備的產(chǎn)品線，包括S系列、H系列、U系列和Y系列，跨越從高性能桌面、工作站到超輕薄筆記本的廣闊市場，具體到產(chǎn)品型號上還是劃分為i7、i5、i3三個不同等級。

▲面向主流市場的仍然會是i3、i5和i7三個系列。

　   針對桌面和工作站：S系列

　　S系列面向的是高性能市場，它包含許多不同的型號，主要以鎖頻與否、功耗和GPU配置作為區(qū)分。其中性能最高的是K開頭的型號，它擁有四個處理器核心，搭載GT2級別的常規(guī)圖形核心，最大的特點(diǎn)是不鎖倍頻、允許大家自由超頻，功耗達(dá)91瓦。這個系列將在2017年初發(fā)布。

▲Kaby Lake S系列平臺架構(gòu)。

　　面向主流桌面的四核處理器則鎖了倍頻，功耗在35瓦到65瓦之間，它搭載了性能更高的GT4圖形核心，內(nèi)部集成了64MB的四級緩存，它的發(fā)布時間比不鎖頻的K系列稍遲一些。

　　而針對服務(wù)器和工作站的Xeon系列四核處理器，沒有整合圖形核心的有80瓦、54瓦和25瓦三種能耗配置，主要面向需要與GPU加速卡配合的高性能計算平臺。而帶GT2圖形核心的有25-80瓦能耗配置，主要面向Web服務(wù)器、文件服務(wù)器、FTP服務(wù)器這類常規(guī)的商業(yè)云環(huán)境。

　　S系列的芯片平臺采用“處理器+PCH”的組合方案。處理器部分，S系列支持雙通道DDR3L-1600和DDR4-2400兩種方案，OEM廠商可以自行決定要采用哪種內(nèi)存。此外，它還包括一條PCI Express 3.0X16規(guī)格的圖形總線、用于外接顯卡，接口的帶寬達(dá)到32GB/s。另外，它還支持三路數(shù)字顯示接口輸出，以及一個eDP嵌入式接口。

　　PCH方面，Kaby Lake可以兼容第六代Core的100系列芯片組，不過它配套的應(yīng)該是改進(jìn)后的200系列產(chǎn)品，除了USB 3.1支持、HDA高清音頻、SATA硬盤總線外，200系列芯片將原本的20路PCIExpress 3.0總線提升到24路，總計提供48GB/s的雙向帶寬，可以支持Intel的Optane硬盤。它實際上是Intel的3D XPoint閃存技術(shù)的正式名稱，介于傳統(tǒng)內(nèi)存、固態(tài)硬盤之間，可以提供極高的性能和極低的延遲。

　   針對高性能筆記本電腦：H系列

　　H系列是Kaby Lake的移動高性能版，它采用BGA1440封裝、TDP功耗在35-45瓦范圍內(nèi)。H系列都擁有四個CPU核心，35瓦功耗版搭載標(biāo)準(zhǔn)版的GT2圖形核心，面向主流高性能市場。不過，Intel還為頂級玩家準(zhǔn)備了45瓦功耗的頂級型號，它將搭載GT4圖形核心，并內(nèi)建了128MB的eDRAML4高速緩存。不過它還不是最快的，Kaby Lake H家族還包含一款高達(dá)256MB L4緩存的頂級型號，沒有例外的話，它也將成為Kaby Lake家族中圖形性能最出色的處理器。

　　H系列同樣采用處理器+PCH的解決方案，功能強(qiáng)大、但需要較大尺寸的主板才能容納。

　　針對超極本：15/28瓦的U系列

　　U系列是Kaby Lake的移動低功耗版本，主要針對的是超極本市場。U系列采用BGA1356封裝，功耗最低的版本TDP為15瓦，最高的型號是28瓦。U系列都包括兩個CPU核心，圖形部分有GT2、GT3兩個版本，兩者的區(qū)別主要是內(nèi)建的eDRAM四級緩存——GT2版本并不包含、只能共享內(nèi)存作為顯存，而GT3內(nèi)建了64MB的eDRAM，性能會更出色一些。

       U系列有一個很重要的特點(diǎn)就是內(nèi)建了SOC功能，也就是將PCH芯片與KabyLake CPU芯片集成在一起，這樣就在一個處理器封裝模塊上同時實現(xiàn)包括CPU、圖形核心、芯片組等所有的功能，主板的設(shè)計尺寸因此可以被大幅度縮小?？梢砸姷剑?dāng)前搭載第六代Core架構(gòu)U系列處理器的超極本都可以做到驚人的輕薄尺度，原因也是處理器封裝里包括PCH芯片。

▲kaby Lake U系列處理器，處理器和PCH芯片集成在一起。

▲Kaby Lake U系列的邏輯架構(gòu)，采用雙芯片、單模塊的SOC集成設(shè)計。

　　內(nèi)存支持方面。U系列也是雙通道DDR3L和DDR4，不過它在I/O方面的功能久相對弱一些，比如只支持兩路數(shù)字顯示輸出和一個嵌入式eDP顯示接口，更遺憾的是只能支持到USB 3.0，未免有些落伍。此外，對于SSD它準(zhǔn)備了SATA和PCIExpress兩種接口，可以很好地滿足現(xiàn)實需要。

　　針對平板電腦：4.5瓦的Y系列

　　Y系列其實就是之前的Core M產(chǎn)品，面向的是平板電腦以及追求極致輕薄的超便攜機(jī)型。Y系列采用BGA1515封裝，它的主要訴求是低至4.5瓦的超低功耗水平，這讓它可以保持無風(fēng)扇運(yùn)行。Y系列都整合了GT2圖形核心、不帶eDRAM高速緩存。由于Y系列面向尺寸更小的計算市場，處理器封裝也采用SOC設(shè)計、同樣集成了PCH芯片。I/O功能與U系列完全相同，它也沒法原生支持USB 3.1。

▲同樣雙芯片、更為緊湊的Y系列。

　　需要換Kaby Lake平臺么?

　　如果你已經(jīng)在用六代平臺或者四五代平臺，純粹因為性能的關(guān)系升級到七代平臺，我們認(rèn)為你或多或少會覺得失望，Kaby Lake平臺的性能固然得到提升，視頻方面的能力也非常強(qiáng)大，但它更多是一種漸進(jìn)式的改進(jìn)。

       Intel也深知這一點(diǎn)，它采用五年前的PC平臺作為參照物加以說明。對比五年前的平臺，Kaby Lake在商務(wù)應(yīng)用中可以獲得1.7倍的性能提升;此外，Kaby Lake可以很好地勝任4K視頻創(chuàng)次建和播放的需要。通俗一點(diǎn)說，我們認(rèn)為五年前的PC也能夠完成大多數(shù)日常任務(wù)，但如果升級到Kaby lake平臺，大家可以直觀地感受到運(yùn)行速度更快、CPU占用率更低、平臺的發(fā)熱量更小、風(fēng)扇更加安靜。假如你要在電腦中運(yùn)行多個虛擬機(jī)，那么就會恨不得榨取每一分的性能，Kaby Lake平臺在這些方面就有明顯優(yōu)勢。從這些人性化體驗的角度來看，我們認(rèn)為升級到新一代平臺還是有著明顯的好處。

▲AMD ZEN處理器的各種“泄漏”，相信也給了Intel一定的壓力和動力。

　　只不過，Intel還需要面對的一個潛在問題，就是AMD的Zen架構(gòu)能具有什么樣的表現(xiàn)，假如Zen在處理器性能和效率上趕上Intel的步伐，那么Intel將重新經(jīng)歷久違的市場競爭——畢竟AMD在圖形領(lǐng)域具有不對稱的優(yōu)勢，它所欠缺的其實就是一個強(qiáng)有力的CPU平臺。我相信消費(fèi)者樂見于此，沒有競爭，市場只會一潭死水、廠商缺乏前進(jìn)的動力，我們也無法看到IT技術(shù)所應(yīng)有的高速演進(jìn)。