攜Skylake之威第二代酷睿M深度解析

曹操

2014年，英特爾借助最新14nm工藝一舉將性能級(jí)酷睿M處理器的TDP降到了4.5W，讓纖薄如iPad的平板二合一設(shè)備也具備了強(qiáng)大的生產(chǎn)力。隨著14nm工藝的成熟以及Skylake架構(gòu)的出現(xiàn)，第二代酷睿M也已經(jīng)切入市場(chǎng)。那么，二代酷睿M的表現(xiàn)到底如何？

英特爾的平板夢(mèng)

搭載上網(wǎng)本專用處理器Atom N2600設(shè)計(jì)的神舟飛天A10內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖

多年以前，iPad的成功和PC產(chǎn)業(yè)的頹勢(shì)，讓英特爾做出了全面進(jìn)軍移動(dòng)設(shè)備的決定。問題來了，當(dāng)英特爾的X86處理器被塞進(jìn)以輕薄著稱的平板電腦體內(nèi)時(shí)，還需要額外加入夸張的散熱模塊才能緩解CPU的“熱情”。于是，最早一批Intel inside平板電腦的厚度往往達(dá)到了15mm以上（圖1），失去了平板電腦特有的便攜優(yōu)勢(shì)。于是，英特爾開始著手對(duì)旗下CPU進(jìn)行改良，讓它們獲得進(jìn)駐更纖薄移動(dòng)設(shè)備體內(nèi)的機(jī)會(huì)。終于，英特爾在2013年推出了劃時(shí)代的Ivy Bridge-Y和Baytrail-T兩大產(chǎn)品系列。

Y系列的進(jìn)化史

在當(dāng)時(shí)堪稱極致纖薄的三星Smart PC-500T1C，可惜性能是其最大短板

其中，Ivy Bridge-Y隸屬第三代酷睿處理器的分支，代表型號(hào)有Core i7-3689Y、Core i5-3439Y、Core i5-3339Y，其最大的特色就是封裝面積減小到了31mm×24mm，TDP也從Ivy Bridge-U的18W降低到了13W。與此同時(shí)，英特爾還借機(jī)提出了“SDP”（場(chǎng)景設(shè)計(jì)功耗）概念，而Ivy Bridge-Y就曾以7W的SDP作為宣傳點(diǎn)殺入市場(chǎng)。由于Ivy Bridge-Y的發(fā)熱和功耗都有所降低，所以只需超薄型的靜音風(fēng)扇即可解決散熱壓力（圖3），從此Y系列酷睿處理器就成為了性能級(jí)平板電腦（或稱平板二合一設(shè)備）的專屬裝備。

隨著第四代酷睿Haswell架構(gòu)的發(fā)布，Haswell-Y接過了Ivy Bridge-Y的使命，代表產(chǎn)品有Core i3-4010Y和Core i5-4200Y。這代Y系列處理器除了性能有所增強(qiáng)外，TDP和SDP分別從13W和7W下降到了11.5W和6W，有利于幫助平板電腦進(jìn)一步瘦身。

蘋果新MacBook的主板非常迷你，上面還集成著酷睿M處理器、SSD和內(nèi)存等芯片

遺憾的是，雖然Haswell-Y在功耗和散熱方面有所改良，但受限于22nm制程工藝的局限，依舊需要與散熱風(fēng)扇搭配才能保證長(zhǎng)時(shí)間的穩(wěn)定運(yùn)行。風(fēng)扇再薄再輕也是累贅，要知道這個(gè)時(shí)期的iPad Air已經(jīng)擁有7.9mm厚度和500g重量的“骨感身材”。如何才能讓性能級(jí)的酷睿處理器擺脫風(fēng)扇的束縛？沒錯(cuò)，此時(shí)只能將希望寄托于更先進(jìn)的制程工藝上了。

小米平板2

2014年，英特爾最新14nm制程工藝終于量產(chǎn)，而首發(fā)的就是第五代酷睿處理器中的Y系列成員：Broadwell-Y（為了保證Y系列的產(chǎn)能，U系列和H系列的五代酷睿處理器被拖到了2015年Q1才量產(chǎn)上市）。Broadwell-Y最大的亮點(diǎn)，就是將TDP降到了史無前例的4.5W，只需采用被動(dòng)散熱（無需風(fēng)扇，通過散熱片、熱管和金屬機(jī)身散熱）就可解決發(fā)熱的壓力（圖4）。同時(shí)，酷睿M的芯片尺寸也較Haswell-Y有了大幅降低，可節(jié)省大約50%的空間占用（圖5）。

搭載Core i5-3317u處理器的微軟Surface Pro一代，通過兩顆超薄小風(fēng)扇進(jìn)行散熱

為了記錄這一歷史性的產(chǎn)品，英特爾也為Broadwell-Y起了一個(gè)新的名字：酷睿M。在酷睿M的幫助下，蘋果推出了打破筆記本輕薄紀(jì)錄的新MacBook（厚13.1mm，重0.9kg）（圖6），而更多的平板二合一設(shè)備也在酷睿M的基礎(chǔ)上“減肥”成功。

2015年，英特爾正式推出了第六代酷睿處理器家族，保持4.5W超低功耗紀(jì)錄的Skylake-Y自然備受關(guān)注。作為第二代的酷睿M，Skylake-Y在性能上有沒有提升？是否值得我們期待呢？

二代酷睿M的家庭成員

英特爾Skylake-Y家族一共有四款產(chǎn)品，并通過酷睿M3、M5和M7加以區(qū)分（表1）。它們?nèi)坎捎昧穗p核四線程設(shè)計(jì)，并集成HD515核芯顯卡，擁有4MB三級(jí)緩存和4.5W的TDP功耗。四款處理器的主要差異在于CPU和GPU的核心頻率。比如最低端的酷睿M3-6Y30睿頻加速后最高頻率為2.2GHz，而最高端的酷睿M7-6Y75睿頻加速頻率要比其高出900MHz。由此可見，不同檔次的二代酷睿M之間會(huì)存在比較明顯的性能差距。

微軟Surface Pro 4低配版所搭載的酷睿M3-6Y30處理器

二代酷睿M有何變化

第一代酷睿M（Broadwell-Y）由于工藝和設(shè)計(jì)的不成熟，非常容易出現(xiàn)過熱降頻的現(xiàn)象。因此，OEM廠商則可根據(jù)產(chǎn)品的散熱設(shè)計(jì)，對(duì)其降頻的溫度閥值進(jìn)行調(diào)整，從而導(dǎo)致不同酷睿M設(shè)備間性能差異較大的情況。比如，一些低價(jià)酷睿M平板在3DMark11中只能取得P500左右的成績(jī)，但一些中高端產(chǎn)品卻可達(dá)到P800的分?jǐn)?shù)?？傊嵩O(shè)計(jì)越好的酷睿M設(shè)備，它的跑分性能也就越高。

第二代酷睿M（Skylake-Y）解決了被動(dòng)散熱在平板電腦身上水土不服的問題，改進(jìn)的微架構(gòu)再加上英特爾對(duì)14nm工藝的深度理解和優(yōu)化，讓二代酷睿M擁有了更好的散熱控制（圖8）。我們不妨做個(gè)回顧，基于一代酷睿M設(shè)計(jì)的平板電腦大都是11.6英寸屏幕起步，其目的就是利用更大的內(nèi)部空間緩解發(fā)熱壓力。

而二代酷睿M改進(jìn)散熱的證明就是，英特爾祭出了搭載該芯片的電視棒（代號(hào)為“Cedar City”），其體積和大號(hào)閃存盤（U盤）相仿（圖9），可見英特爾對(duì)二代酷睿M散熱的信心。而第二代酷睿M之所以可以被塞進(jìn)電視棒大小的設(shè)備中，封裝面積的進(jìn)一步縮小功不可沒。通過圖10可見，Skylake-Y的尺寸比Broadwell-Y又小了大約33%！

發(fā)熱和功耗的改善帶來的則是續(xù)航時(shí)間的延長(zhǎng)。據(jù)悉，英特爾為二代酷睿M開啟了完整的SoC功耗門控，CPU內(nèi)核可以在閑置時(shí)完全關(guān)閉，再結(jié)合自適應(yīng)的屏幕刷新率和工藝改進(jìn)的PCH，在35Wh電池的配置下，二代酷睿M較一代酷睿M可增加1.4小時(shí)的續(xù)航時(shí)間，突破了10小時(shí)大關(guān)。此外，二代酷睿M還原生支持雷電和USB Type-C接口，只是限于成本，很少有產(chǎn)品會(huì)直接提供這些新興接口而已。

好消息是，封裝尺寸的下降、溫度功耗的降低并沒有影響二代酷睿M的性能。首先，英特爾為二代酷睿M開放了更寬泛的可調(diào)節(jié)范圍，其TDP可以在3.5W～7W間浮動(dòng)（一代酷睿為3.5W～6W），由此便可在更高頻率下長(zhǎng)時(shí)間穩(wěn)定運(yùn)行。此外，二代酷睿M集成的HD515核芯顯卡也將架構(gòu)進(jìn)化到了Gen9，正式支持DX12（一代酷睿M核芯顯卡架構(gòu)為Gen8，僅支持到DX11.2）。

真實(shí)性能上的較量

所謂“是騾子是馬牽出來遛遛”，下面就輪到二代酷睿M真實(shí)性能的考察時(shí)間了。作為對(duì)比，筆者找來了BayTrail-T、CherryTrail、Broadwell-Y和Haswell-U與Skylake-Y的代表進(jìn)行同臺(tái)競(jìng)技。其中，BayTrail-T主要被應(yīng)用在400元～1000元的Windows 8.1平板身上，CherryTrail用在1000元或更高的Windows 10平板身上，Broadwell-Y主打2000元或更高級(jí)別的產(chǎn)品，而Haswell-U則代表著3000元級(jí)別標(biāo)準(zhǔn)筆記本的性能水平。

通過實(shí)測(cè)不難發(fā)現(xiàn)，Skylake-Y的代表——酷睿M5-6Y54（圖11）在綜合性能上可以秒殺Baytrail-T和CherryTrail的代表，同時(shí)較Broadwell-Y平臺(tái)的酷睿M-5Y10c也有了小幅提升（表2）。需要注意的是，酷睿M5-6Y54的主頻較酷睿M-5Y10c高了700MHz，后者真正的競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手應(yīng)該是酷睿M3-6Y30。在主頻存在較大優(yōu)勢(shì)的前提下，酷睿M5-6Y54依舊沒能和酷睿M-5Y10c之間拉開太大差距，如此表現(xiàn)多少還是有些遺憾的。

總之，性能并不是第二代酷睿M改進(jìn)的重點(diǎn)，更好的功耗的散熱控制才是它笑傲平板江湖的殺手锏。我們不妨往好的方向看一看，如果拿酷睿M5-6Y54與Haswell-U架構(gòu)的酷睿i5-4300U相比，酷睿M5-6Y54已然具備了后者70%左右的性能，無論是辦公還是娛樂已經(jīng)不存在太大的瓶頸了。