Așa cum era de așteptat, Intel a prezentat în sfârșit primul procesor care utilizează cea mai recentă tehnologie de fabricație denumită 18A, și include mai multe inovații care îl vor face și mai competitiv pe piața dispozitivelor mobile. Cele declarate arată destul de promițătoare, dar evident sunt doar informații în avans. Nu știm nimic despre cum se vor comporta în primele teste independente, undeva la începutul anului viitor.

Panther Lake continuă calea începută de Meteor Lake și urmată de Lunar Lake, adică este format din mai multe chipset-uri, construite folosind tehnologiile de fabricație care se potrivesc cel mai bine nevoilor, fie în fabricile Intel, fie în cele ale TSMC. Noile unități pot utiliza cele mai recente arhitecturi Intel atât pe partea de CPU, cât și pe cea video, dar includ și o serie de îmbunătățiri pentru a contribui la optimizarea performanțelor și a consumului de energie.

Care sunt variantele de bază?

Panther Lake va veni în trei modele. Cea pentru notebook-uri ușoare și subțiri va avea 4 P-Core, 4 LPE-Core și o soluție video cu 4 nuclee Xe. Un nivel mai sus, se află soluția cu 4 P-Core, 8 E-Core, 4 LPE-Core și același GPU.

Vârful de gamă este reprezentat de un SoC cu 4 P-Core, 8 E-Core, 4 LPE-Core și un GPU cu 12 nuclee Xe3. Acesta din urmă va fi semnificativ mai rapid decât cea din Lunar Lake.

Pe se procese sunt fabricate?

SoC-ul Panther Lake va conține în total trei cipuri, dintre care Compute Tile va conține P-Core și E-Core, fabricat folosind tehnologia de fabricație Intel 18A. procesoarele cu doar 4 nuclee Xe se vor baza pe Intel 3, iar varianta cu 12 nuclee pe tehnologia de fabricație N3E a TSMC. SoC-ul conține și un cip PCT/PCH, pe nodul N6 de la TSMC, și oferă acces la controllere de memorie, stocare, Thunderbolt, WiFi și Bluetooth.

Inovațiile tehnologiei 18A

18A a întâmpinat anterior o serie de dificultăți care par a fi depășite, și este gata pentru a intra în producție. Una dintre marile inovații ale sale este utilizarea tehnologiei RibbonFET, bazat pe arhitectura Gate-All-Around, spre deosebire de FinFet, care a fost utilizat pe scară largă până în prezent. Utilizează un strat conductiv de benzi orizontale, îmbrățișat pe toate părțile de electrodul Gate.

Această tehnologie este utilizată de Samsung și TSMC, precum și de Intel, dar se așteaptă ca Intel să fie primul care să o folosească pe scară mai largă. Designul special permite tranzistoarelor să comute mai eficient, cu scurgeri mai mici, datorită noii arhitecturi, utilizării îmbunătățite a materialelor și electrozilor de poartă mai scurți. Efectul final este performanța ridicată, consum redus, precizie și reducerea necesității de componente adiționale de corecție.

Tranzistoarele RibbonFET nu se încadrează într-un circuit convențional, fiind alimentat cu PowerVia BackSide Delivery, elemente complet separate de straturi, și fiind alimentat direct și mai eficient. 

Noua dispunere reduce și congestionarea pe partea frontală, necesită mai puține conductoare, și reduce distanța dintre tranzistor și sursa de alimentare, ceea ce contribuie la reducerea rezistenței și la menținerea unor nivele de tensiune stabile chiar și atunci când funcționează sub stres. Astfel, pe lângă eficiența energetică, inovația aduce beneficii și în ceea ce privește performanța și utilizarea spațiului.

Capsula, comunicarea între plăci

Unitățile SoC Panther Lake utilizează tehnologia Foveros-S, care interconectează nucleele procesorului, iGPU și PCH în sensul clasic, on-chip. În locul unei arhitecturi monolitice, se folosește un sistem stratificat, astfel încât chipset-urile să poată fi asamblate dinamic, la cerere, folosind tehnologia de fabricație care se potrivește cel mai bine pentru ele. Acest concept contribuie la randament și poate îmbunătăți disponibilitatea acestora, deoarece acestea pot fi produse de mai mulți producători în paralel, utilizând mai multe tehnologii.

Panther Lake utilizează tehnologia Intel de interconectare scalabilă de a doua generație, care transformă aceste cipuri într-un sistem coerent, permițând SoC-ului să se comporte ca și cum ar fi un cip monolitic clasic, iar interconectarea dintre cipurile produse cu tehnologii de fabricație diferite este fluentă, cu o latență predictibilă și consistentă, un mare avantaj. Soluția de a doua generație permite transfere mai rapide la o latență mai mică, iar curentul utilizat pentru a muta datele este redusă, ceea ce contribuie la creșterea eficienței energetice. Acest lucru, precum și interconectarea scalabilă, ar fi putut fi responsabile pentru faptul că Arrow Lake, deși arăta bine pe hârtie, a sfârșit prin a fi mai lent decât se aștepta.

Subsistemul cache a fost și ea optimizată pentru a se potrivi mai bine provocărilor sarcinilor mixte. Memoria cache terțiară partajată de pe placa Compute Tile are un acces intern mai rapid, și o asociativitate mai mare. Plus că este direct conectată la o nouă memorie cache, despre care vom discuta mai târziu. Aceasta din urmă contribuie foarte mult la partajarea mai eficientă și mai rapidă a datelor între plăcile individuale, cu mai puține conexiuni la memoria principală, și o execuție mai rapidă a sarcinilor. Există și un sistem unificat de interconectare a memoriei care utilizează un singur spațiu de adresare pentru toate blocurile hardware majore, și anume nucleele procesorului, iGPU, NPU și procesorul de semnal de imagine (IPU). Datele partajate pot fi accesate eficient de toate aceste componente, fără a fi nevoie de copii separate și tampoane de sincronizare. Această claritate și funcționare unificată contribuie în mare măsură la evitarea operațiunilor de memorie inutile și îmbunătățește latența pentru fluxurile de lucru mixte, fie că este vorba de procesare video sau de operațiuni accelerate implicate de inteligența artificială.

Există un protocol bazat pe bibliotecă care prezice care felii de cache au cele mai mari șanse să conțină datele dorite, ceea ce este benefic pentru fluxul de lucru și reduce traficul și consumul inutil de date. Sistemul este proiectat pentru a fi scalabil, ceea ce înseamnă că poate fi adaptat la un număr mai mare de nuclee de procesor și la modele SoC mai complexe.

Comunicarea între cipuri se realizează prin interconexiuni dense și scurte, utilizând cipul de bază Foveros, adică oferă o latență aproape la fel ca și cum ar fi un design monolitic.

Nucleele de procesare

Nucleele P-Core sunt bazate pe Cougar Cove iar cele E-Core și LPE-Core sunt bazate pe Darkmont. Toate acestea se află pe Compute Tile, dar LPE Core nu se află pe PCH, ci alături de celelalte componente similare. Interconectivitatea se realizează prin intermediul unui bus inelar unificat, ceea ce înseamnă resurse partajate de memorie și cache, astfel încât comunicarea între matricile de nuclee poate fi mai eficientă, cu o latență mai scăzută.

În cazul Cougar Cove modificările au fost făcute pentru a crește eficiența energetică, mai degrabă decât pentru a obține frecvențe mai mari. În consecință, partea frontală a fost reproiectată, astfel încât fluxul de instrucțiuni să fie mai stabil, iar planificatorul să aloce munca mai eficient unităților de execuție, cu mai puține blocaje. Arhitectura internă a fost optimizată în vederea atingerii unui echilibru între performanță și consum, ceea ce a dus la o creștere cu 5-10% a numărului de operații per ciclu, iar inovațiile modelului 18A permit menținerea unei performanțe mai ridicate pe o perioadă mai lungă. Aceste nuclee au 256 KB cache de prim nivel și 3 MB cache de al doilea nivel per nucleu.

Arhitectura Darkmont întruchipează E-Core și LPE-Core. Aceasta utilizează magistrale mai late, unități de execuție vectoriale mai rapide, și o fereastră out-of-order mai mare pentru a crește numărul de operații per ceas, dar menține consumul la același nivel. Obiectivul principal a fost de a reduce și mai mult diferența de performanță dintre P-Core și E-Core, ceea ce ar permite ca mai multe fluxuri de lucru să rămână în E-Core fără a compromite capacitatea de reacție, crescând astfel eficiența energetică, un aspect esențial pentru platformele mobile. Pentru E-Core, memoria cache de prim nivel are o capacitate de 96 KB per nucleu, iar memoria cache de al doilea nivel are 4 MB per bloc de nucleu.

Evolving Thread Director, memorie cache suplimentară

Pentru a exploata eficient potențialul nucleelor, aveți nevoie și de un administrator, numit în acest ca Thread Director. Această soluție îmbunătățită poate furniza sistemului de operare informații și mai detaliate cu privire la parametrii asociați fiecărui fir de execuție, fie că este vorba de latență sau de utilizarea cache-ului, permițând sistemului de operare să atribuie mai eficient firele de execuție nucleelor care li se potrivesc cel mai bine. Eficiența energetică și capacitatea de reacție sunt luate în considerare în procesul de selecție, îmbunătățind rularea fluxurilor de lucru cu mai multe thread-uri și având un impact pozitiv asupra fluxurilor de lucru legate de inteligența artificială.

O componentă foarte importantă este memoria cache in-memory, pe care Intel o introduce sub denumirea de Home Agent. Acesta este un singur cache cu o capacitate de 8 MB la care pot avea acces toate componentele majore. Avantajul faptului că Home Agent acționează ca un tampon rapid este că componentele hardware individuale pot partaja și schimba date direct prin intermediul acestuia, fără a fi nevoie de o cale separată către memoria sistemului, care ar crește latența și ar degrada performanța. Această memorie cache poate fi utilă în multe cazuri. Experții companiei investighează ce alte aplicații ar putea beneficia de această inovație în ceea ce privește îmbunătățirea performanței și a eficienței energetice.

Soluția Video

Membrii generației Panther Lake vor fi acum construiți în jurul arhitecturii GPU Celestial, seria Xe3, care aduce inovații în mai multe domenii comparativ cu Xe2. Pe de o parte este mai dens, cu cache, unități vectoriale și matriceale mai largi, promițând performanțe ridicate. Sunt 2 variante: cea mai modestă se bazează pe tehnologia de procesare Intel 3 și conține 4 nuclee Xe, iar cel mare, utilizează tehnologia de producție TSMC N3E și include până la 12 nuclee Xe. Ambele sunt identice în ceea ce privește arhitectura, dar există o diferență semnificativă în ceea ce privește resursele. În ambele cazuri, GPU Tile este conectat la Compute Tile folosind Foveros, ceea ce înseamnă o lățime de bandă mare de date și o comunicare cu latență redusă.

La bordul fiecărui nucleu Xe3 se află opt motoare vectoriale, opt motoare matriceale și o unitate dedicată de ray-tracing. Echilibrarea corespunzătoare a sarcinii și distribuția optimizată a firelor de execuție permit fiecărui nucleu Xe să prelucreze aproape dtoate datele ddisponibile, fără  a aștepta pentru unele să termine procesele în rulare, ceea ce contribuie la creșterea performanței native. O îmbunătățire semnificativă este faptul că atât performanța de calcul INT8, cât și FP16 s-au dublat, ceea ce va fi benefic în special pentru sarcinile care se bazează pe inteligența artificială, cum ar fi funcția XeSS Frame Generation, despre care se vorbea anterior, și care va deveni în viitor disponibil.

Cache-ul a fost mărit, ceea ce înseamnă că sunt disponibili cache-uri de 4 și 16 MB per variantă de GPU.

Nucleele nucleelor RT au fost îmbunătățite și ele, dar au primit și cache mai mare. I-au fost adăugate diverse blocuri funcționale fixe, care pot fi utilizate doar pentru anumite sarcini, dar care le îndeplinesc eficient cu un consum de energie foarte scăzut, ceea ce duce la o mai bună utilizare a spațiului.

Suportul pentru tehnologia XeSS 2 este asigurată dar acesta a fost completat de generarea de cadre pe bază de inteligență artificială, astfel încât și Intel poate oferi această soluție.

În ceea ce privește performanța, ne putem aștepta ca cea cu 12 nuclee Xe să fie cu aproximativ 50% mai rapidă la același consum de energie ca soluția Lunar Lake Xe2, ceea ce nu sună rău. În comparație, varianta cu 4 nuclee Xe a fost concepută pentru a crește eficiența energetică, păstrând în același timp funcționalitatea modelului mai mare. De asemenea, este important să rețineți că motorul media a fost și ea îmbunătățită, suportând formatul Sony XAVC și oferind suport pe 10 biți pentru codecurile AV1 și AVC.

NPU

A cincea generație a unității de procesare neuronală (NPU) continuă ceea ce oferă Lunar Lake, introducând o performanță de 48 TOP. Cu toate acestea, noua tehnologie de fabricație necesită spațiu mai mic, ceea ce contribuie la reducerea costurilor, deoarece spațiul eliberat poate fi utilizat de alte componente.

Scopul a fost acela de a face NPU cât mai rentabil posibil, astfel încât să poată fi prezent la bordul tuturor modelelor noi, ceea ce va contribui la diseminarea tehnologiei. Acest lucru este esențial pentru ca mai mulți dezvoltatori să se urce pe trenul AI, oferind soluții lard disponibile și pentru viitor.

Ceea ce nu s-a schimbat este faptul că mediul de execuție OpenVINO va continua să furnizeze bazele, permițând distribuirea cu ușurință a diferitelor sarcini pe CPU, GPU și NPU, în funcție de care este cel mai eficient să o ruleze, care oferă cea mai mică latență, și care va fi cel mai bun pentru eficiența energetică. Panther Lake continuă să aibă suport DirectML, Windows ML și ONNX.

IPU, unitatea de procesare a imaginii

Panther Lake are un IPU, versiunea 7.5 la bord, care gestionează direct semnalele video de intrare, și este conectat la cache-ul Home Agent de la bordul Compute Tile prin intermediul legăturii partajate. Acest lucru nu numai că permite IPU să funcționeze mai eficient, dar îi permite să partajeze cadre și cu NPU sau GPU pentru a le permite să treacă prin rafinare suplimentară, dacă este necesar. IPU poate gestiona mai mulți senzori, are suport HDR, și poate reduce sarcina de pe CPU prin accelerare hardware.

IPU în sine poate efectua diverse optimizări ale fluxului de semnal video, cum ar fi ajustări ale balanței de alb și chiar filtrarea zgomotului, iar sarcinile care necesită mai multă putere de calcul sunt transmise către iGPU sau NPU. Datele sunt schimbate direct prin acest cache suplimentar, ceea ce reduce sarcina asupra subsistemului de memorie, și contribuie la menținerea unui consum redus de energie.

Partea I/O, centrul de control al platformei în sens clasic

A treia tile este dedicat PCH/PCT, care conține funcționalitatea clasică de control al platformei. Aceasta are un hub PCI Express 5.0, controlere USB4 și un controler Thunderbolt. Unitatea poate gestiona utiliza și dispozitive NVMe PCI Express, cu suport 4,0 și 5.0. Având aceste caracteristici pe un cip separat, este mai ușor să se construiească SoC-uri cu aceeași funcționalitate, deoarece indiferent de configurația CPU și GPU, partea PCH poate oferi aceleași capacități în toate cazurile, în funcție de intențiile Intel. Bineînțeles, suportul Thunderbolt în sine necesită un driver extern, dar este la latitudinea partenerului OEM să decidă dacă să suporte Thunderbolt 4 sau Thunderbolt 5.

Cipul PCH include controlere de memorie, care în acest caz oferă două opțiuni. Pe de o parte, pentru notebook-urile ușoare și subțiri, OEM-urile pot alege să utilizeze memorii sudate pe placa de bază de tip LPDDR5X; pe de altă parte, pentru sistemele mai performante, acestea pot alege suportul pentru memorie DDR5, sub forma sloturilor de memorie So-DIMM. În principiu, este posibilă și utilizarea modulelor LPCAMM, dar acest lucru nu este menționat în mod specific. Ceea ce este sigur este că cipurile de memorie LPDDR5X suportă 9600 MT/s și o capacitate maximă de 96 GB, dar cipurile nu se află în SoC, ca în cazul Lunar Lake, ci pe placa de bază. Cipurile DDR5 pot avea viteze maxime de 7200 MT/s și o capacitate de 128 GB.

Comunicarea wireless se poate face prin 802.11be, o conexiune care suportă o viteză maximă teoretică de 5 Gbps pe trei benzi de frecvență, inclusiv 2,4 GHz, 5 GHz și 6 GHz. Are și suport Bluetooth 5.4, care va fi găzduit pe același modul, ocupând mai puțin spațiu decât soluția anterioară. Există și suport nativ Bluetooth Low Energy Audio, care îmbunătățește eficiența energetică, precum și sunet stereo real și suport multi-stream.

O nouă caracteristică utilă va fi Bluetooth 6 Channel Sounding, care va permite sistemului să determine distanța dintre dispozitivele Bluetooth cu o precizie foarte mare, de 10 centimetrii. Acest lucru necesită analiza semnalelor trimise și primite, dar în schimb, permite implementarea unor funcții de confort și securitate, cum ar fi blocarea dispozitivului pe bază de prezență: dacă utilizatorul se îndepărtează de sistem, sistemul de operare poate bloca aparatul și apoi o poate reactiva atunci când utilizatorul revine. Modulul Whale Peak 2 va permite platformei să utilizeze două sisteme bazate pe antene, oferind o acoperire dublă și o conexiune mai stabilă, crescând puterea semnalului cu 3 dB.

Consumul

Pentru a asigura un consum eficient de energie, SoC-ul Panther Lake utilizează mai multe tehnologii. Fiecare cip poate intra independent într-o stare de consum redus, iar Compute Tile permite modificarea individuală a stării de alimentare a fiecărui grup de nuclee. Comutarea stării de alimentare se realizează la o tensiune stabilă, grație PowerVia, care permite o sincronizare și mai fină fără a crește latența. Controlul avansat înseamnă că aceste schimbări de stare au loc ținând cont de imaginea de ansamblu, ceea ce înseamnă că dacă GPU sau NPU funcționează cu o sarcină mare, sistemul poate compensa prin reducerea ceasului CPU pentru a rămâne în limitele de consum de energie predefinite.

Prin monitorizarea continuă a evoluției sarcinii, stările de funcționare ale fiecărui cip pot fi schimbate în mod dinamic, contribuind la asigurarea faptului că cea mai activă componentă poate oferi cea mai mare performanță posibilă, iar celelalte pot fi menținute în limitele de consum planificate. Controlul este bazat pe firmware, și permite sistemului să se pregătească pentru schimbare cu câteva milisecunde înainte de schimbarea anticipată. Reglarea fină a setărilor se face în mod continuu pe baza datelor senzorilor, controlerul primind datele necesare de la fiecare tile, astfel încât performanța să poată fi optimizată fără probleme și eficient, fără a fi nevoie de pași mari, astfel încât să nu se observe nici un blocaj vizibil sau o creștere a latenței în timpul schimbărilor de sarcină.

Funcționarea eficientă din punct de vedere energetic este sprijinită de nucleele procesorului LPE-Core menționate anterior, care sunt în număr de patru. Acestea rulează în principal procese de fundal sau sarcini cu consum redus de energie, cum ar fi sarcini legate de voce, notificări sau servicii specifice de fundal. Aceste nuclee funcționează la o tensiune scăzută și la viteze de ceas reduse, astfel încât pot rămâne active chiar și atunci când restul Compute Tile este oprit. Prin direcționarea sarcinilor din fundal către nucleele cu consum redus de energie, nu este necesară trezirea inutilă a celorlalte nuclee, ceea ce contribuie la creșterea rezilienței și a duratei de viață a bateriei, deoarece sarcinile cu o sarcină mai mică sunt gestionate cu ușurință de aceste nuclee.

Performanța

Pe baza măsurătorilor interne, ne putem aștepta ca performanța pe un singur fir să crească cu aproximativ 10% la același consum de energie, iar pe mai multe fire cu până la 50%. Comparativul se poate considera contra Lunar Lake.

Se așteaptă ca soluția video să fie cu până la 50% mai rapid în cazul soluțiilor cu 12 nuclee Xe3, iar eficiența sa energetică ar putea fi cu 40% mai bună decât cea al Arrow Lake-H. Ce va însemna acest lucru pentru jocuri în special? Probabil că va depinde nu numai de creșterea brută a performanței, ci și de cât de eficient va funcționa GPU-ul mai rapid, deci nu știm în avans.

Când va sosi Panther Lake?

Lansarea oficială este programată pentru CES 2026, după cum sugerează zvonurile din industrie. După lansare, probabil vor apărea primele laptopuri bazate pe ele, după care și câteva sisteme compacte. Acestea nu vor ajunge în sisteme desktop decât mai târziu, și doar posibil ca parte a plăcilor de bază barebone.