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    全新 Intel 第八代處理器 Coffee Lake 微架構


    Intel 正式發佈全新 14nm++ 制程、代號 Coffee Lake 的第 8 代 Core 桌面處理器產品線,受惠於晶片線路重新佈局及制程改進,處理器系列內建更多 CPU 核心,核心時脈亦有所提升,功耗卻保持於相約水平,是數代以來 Core 處理器最大的效能升級。

    全新 Coffee Lake 處理器

    Intel 正式發佈全新第 8 代 Core 微架構 ( 代號 Coffee Lake) 桌面處理器,根據 2016 年底 Intel CPU 產品路線圖, Intel Coffee Lake 原定於 2018 年第二季上市,但面對 AMD Ryzen 處理器的嚴峻壓力, Intel 不得不提早將 Coffee Lake 處理器提早上市。
    作為 Kaby Lake 處理器的後繼者,雖然在 IPC 層面上沒有變化,實際微架構設計大致相同,在同時脈下的輕微性能提升,主要來自較大的 L3 Cache 容量,但受惠於 Intel 第三代 14nm++ 制程及晶片線路重新佈局, Coffee Lake 微架構是 Intel 首代主流處理器搭載 6 核心配置,加上核心時脈的提升,成為近代 Intel Core 主流級型號性能提升幅度最大的世代交替。

    經改良的 14nm++ 制程
    由於 Intel 14nm 制程轉換過程並不順利,初期良率欠佳而且時脈難以提升,導致第 1 代 14nm 「 Broadwell 」微架構處理器嚴重延宕,由原定 2014 年下半年上市,最終要延至 2015 年 6 月才能登場,僅距離第二代 14nm 「 Skylake 」 微架構上市僅差距 2 個月時間,及後的「 Skylake 」及「 Kaby lake 」採用了第 2 代 14nm+ 制程,核心時脈才得以提升,並解決晶片良率欠佳問題。

    全新「 Coffee Lake 」微架構採用更先進的第 3 代 14nm++ 制程,能提高晶片性能而不會增加電容性,令晶片功耗得以下降,相較 14nm+ 制程, 14nm++ 制程實際上使用了 84nm 多晶間距,相較 14nm+ 的 70nm 間距更寬鬆,令晶體的漏電情況則降低 20-23% 。
    據 Intel 官方數據指出, 14nm++ 制程相較第一代 14nm 產品,在相同驅動電流下性能提升 +26% ,在相同性能下功耗最多可減少 -52% ,令 Intel Coffee Lake 處理器能容納更多核心,卻保持相約的功耗表現。

    晶片佈局重整

    雖然在微架構層面作沒有化,但 Intel 針對 Coffee Lake 晶片佈局作出重整,舊有 Kaby Lake 晶片設計的 CPU Core 採用單排並列,當需要增加核心數目時晶片長度會大幅增加,因此 Coffee Lake 的 CPU 排列改為雙排設計,較短的 Ring 環形互連可降低電力所需,加上內部線路佈局優化,令 Coffee Lake 核心時脈能更易提升,所需驅動電流進一步減低。

    Intel Coffee Lake 6 核心晶片大小增至 151mm² ,相較 Kaby Lake 4 核心晶片約 126mm² 有所增長,除了是核心數矌及 L3 Cache 容量的增加外,多晶間距增加亦令面積有所成長,不過 Coffee Lake 6 核心晶片大小仍比 22nm 制程的 Haswell 4 核心晶片更細小。

    核心數目增加、時脈提升

    首批發佈的 Coffee Lake Desktop 處理器包含 Core i3 、 i5 及 i7 合共 6 款型號,售價方面與上代同級相約,因此性價比表現較上代明顯提升,其中 Core i3 備有 Core i3-8100 及 Core i3-8350K ,同樣由上代 Dual Core 提升至 Qual Core ,核心數目提升達 100% ,內建 Intel UHD Graphics 630 (GT2) ,但取消了 Hyper-Threading 技術, Core i3-8100 的基礎時脈為 3.6GHz 、 6MB L3 Cache 快取記憶體、 TDP 為 65W , Core i3-8350K 基礎時脈為 4.0GHz 、 8MB L3 Cache 快取記憶體、 TDP 為 91W 。

    Core i5 系列備有 Core i5-8400 及非鎖頻版本的 Core i5-8600K ,由 Qual Core 提升至 Hexa Core ,核心數目提升 50% ,擁有 9MB L3 Cache 快取記憶體,內建 Intel UHD Graphics 630 (GT2) ,但不支援 Hyper-Threading 技術, Core i5-8400 基礎時脈為 2.8GHz 、最大處理器時脈為 4GHz 、 65W TDP , Core i5-8600K 的基礎時脈為 3.6GHz 、最大處理器時脈為 4.3GHz 、 95W TDP 。
    Core i7 系列則備有 Core i7-8700 及非鎖頻版本的 Core i7-8700K ,同樣由 Qual Core 提升至 Hexa Core ,擁有 12MB L3 Cache 快取記憶體,內建 Intel UHD Graphics 630 (GT2) ,具備 Hyper-Threading 技術,最高可同時處理 12 個執行緒, Core i7-8700 基礎時脈為 3.2GHz 、最大處理器時脈為 4.6GHz 、 65W TDP 。
    由於核心時脈較上代提升, Coffee Lake Desktop 處理器當中最高階的 Core i7-8700K 處理器 Boost Clock 高達 4.7GHz ,是 Intel 目前為止預設 Boost Clock 最高的產品, 所有支援 Turbo Boost 的型號均達 4GHz 或以上平,時脈的提升帶來最直接的性能增長。

    Intel 8th Gen Core Processor Family

    Process Cores /Threads L2 L3 Base Clock Boost Clock TDP OC Unlock IGP GPU Clock Price
    Intel Core i7-8700K 14nm 6/12 1.5MB 12MB 3.7GHz 4.7GHz 95W UHD Graphics 630 (GT2) 1.2GHz $359
    Intel Core i7-8700 14nm 6/12 1.5MB 12MB 3.2GHz 4.6GHz 65W × UHD Graphics 630 (GT2) 1.2GHz $303
    Intel Core i5-8600K 14nm 6/6 1.5MB 9MB 3.6GHz 4.3GHz 95W UHD Graphics 630 (GT2) 1.15GHz $257
    Intel Core i5-8400 14nm 6/6 1.5MB 9MB 2.8GHz 4GHz 65W × UHD Graphics 630 (GT2) 1.05GHz $182
    Intel Core i3-8350K 14nm 4/4 1MB 8MB 4.0GHz × 91W UHD Graphics 630 (GT2) 1.15GHz $168
    Intel Core i3-8100 14nm 4/4 1MB 6MB 3.6GHz × 65W × UHD Graphics 630 (GT2) 1.1GHz $117

    全新 Intel Core i7-8700K 處理器

    圖為 Intel Core i7-8700K 處理器的零售版本, S-Spec 編號為 SR3QR 、 U0 Stepping ,批次為 L7299C133 ,是 Intel 第 8 代 Core 微架構處理器的 Desktop 系列頂級型,採用 14nm++ 制程、 Coffee Lake 微架構設計,其微架構層面上與 Skylake 大致相同, IPC 並沒有明顯成長,主要分別在於晶片線路重新排列,令晶片可以容納更多核心並可運作於更高時脈,令性能相較上代明顯提升,而且與功耗表現與上代保持相約水平。

    拆下 CPU IHS 導熱蓋後,可以看到 Core i7-8700K Die Size 約為 151mm² ,相較 Core i7-7700K 約 126mm² 有所增長,主要是來自更多 CPU Core 及更大 L3 Cache 容量,增至 6 個 CPU 核心並支援 Hyper-Threading 技術、可同時處理 12 個執行緒,預設核心時脈為 3.7GHz ,支援 Turbo Boost 2.0 技術,最高動態時脈高達 4.7GHz ,最高 TDP 為 95W 、 TjMax 溫度為 100°C 。

    採用 Socket 1151v2 處理器封裝,雖然外觀上與舊有 Socket 1151 處理器相同,但腳位定義作出了改動,增加了 18 個 VCC 供電及 14 個 VSS 接地腳位,以滿足更多核心對供電的需求,因此現有的 Intel 200 系列主機板並無法支援 Coffee Lake 處理器,加上 Intel 在 CPU P-Code 中加入限制,用家只能配搭全新 Intel 300 系列晶片組主機板。

    PCI-Express 接口方面,處理器內建了 16 個 PCIe Lanes ,支援 PCI Express 3.0 規格,主機板可配置成 1 組 x16 、 2 組 x8 或是 1 組 x8 與 2 組 x4 PCIe 接口。
    Cache 緩存方面,每個 CPU 核心擁有獨立 32KB 8-way L1 Data Cache 、 32KB 8-Way L1 Instruction Cache , 256KB 4-Way L2 Cache ,合共 256KB L1 Cache 、 1.5MB L2 Cache ,設有 12MB 16-way L3 Cache (LLC) ,可供 CPU 、 GPU 及其他運算單元共享緩存空間。
    Intel Core i7-8700K 支援不鎖倍頻設計,用家可自行修改倍頻數值,最高倍頻可達 80x ,以滿足進階玩家及超頻玩家對更高性能的追求,官方定價 US$359 美元,相較上代 4 核心 Intel Core i7-7700K 定價約 US350 美元相約。

    Intel UHD Graphics 630 繪圖核心


    Intel Core i7-8700K 內建 UHD Graphics 630 繪圖核心,基本上只是 HD Graphics 630 改名而已,繪圖核心架構並沒有作出改動,基於 Intel Gen 9.5 GT2 架構, DirectX 12 、 Shader Model 5.0 、 OpenGL 4.5 及 OpenCL 2.1 規格,內建 2 個 Slice 、 3 個 Subslice 合共 24 個 EU 運算單元、 8 個 ROP 、 6 個 Texture Unit 單元, 2D 時脈為 350MHz 、 3D 時脈為 1.2GHz ,繪圖核心同樣不設鎖頻 ,最高支援 64GB 記憶體。

    影像處理方面, UHD Graphics 630 繪圖核心支援 WMV9 、 MPEG-2 (H.262) 、 MPEG-4 AVC (H.264) 、 JPEG/MJPEG 、 HEVC (H.265) 、 VC-1 、 VP8 及 VP9 規格,支援 4K UHD 硬體加速編碼及解碼能力。
    繪圖核心內建 3 個獨立顯示輸出,可提供 DisplayPort 1.3 、 HDMI 1.4 、 DVI 及 VGA 輸出端子, DisplayPort 支援最高 4096 x 2304 @ 60Hz , HDMI 則支援最高 4096 x 2304 @ 24Hz 或 2560 x 1600 @ 60Hz ,實際情況需視乎主機板顯示輸出規格。

    記憶體方面, Intel Core i7-8700K 內建 DDR4 記憶體控制器,支援 Dual Channel 雙通道記憶體技術、 2 DIMM per Channel 配置,最高支援 64GB 系統記憶體容量,不支援 ECC 記憶體技術與工作站平台作出市場區間,官方規格支援 DDR4-2666 速度,由於處理器的 IMC 體質非常優秀,實際可運作的記憶體速度遠高於此。
    最高 DDR4-8400 記憶體倍頻
    相較上代 Core i7-7700K 最高支援 DDR4-4133 記憶體倍頻,要達成高於 DDR4-4133 記憶體速度時 需要提高 BCLK , Intel 針對 Core i7-8700K 處理器增設更多記憶體倍頻 MSR 定義,最高支援 DDR4-8400 倍頻設定,對於超頻玩家來說更具彈性。
    此外, Intel Core i7-8700K 的 IMC 體質亦較上代明顯提升,基本上所有 IMC 體質均可在風冷下實現 DDR4-4133 記憶體速度,約 7 成可在風冷中達成 DDR4-4333 水平,約 3 成可穩跑 DDR4-4500 ,表現非常驚人。

    全新 Intel 300 系列晶片組


    為配合第 8 代 Intel Core 處理器, Intel 發佈全新「 Z370 」系統晶片,基本上「 Z370 」在硬體設計層面上與「 Z270 」系統晶片完全相同,只有儲存技術提升至 Rapid Storage Technology 16 版本,並支援 CPU PCIe Lanes 的 NVMe SSD 組成 RAID 0 模式,但這些功能提升並非由晶片層面提供。
    此外, Intel 將會於 2018 年推出更高階的 Z390 系統晶片,有別於 Z370 只是由舊產品更名而成,全新 Z390 將會加入大量的新功能,包括升級至 6 個 USB 3.1 Gen2 10Gbps 高速連接,內建 4 核心 Audio DSP 音效引擎,支援 Soundwire Digital Audio 技術,內建 Intel 802.11AC WiFi/BT ,並新增 C10 節能模式及 S0ix 電源待命模式。

    Source : HKEPC

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